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刘胜团队倒装结构发光二极管芯片研究取得新进展
《光学快报》发表刘胜课题组新成果
发布时间:2017-11-02 09:22  作者:  来源:动力与机械学院  访问次数:

新闻网讯通讯员周妍动力与机械学院刘胜教授团队在高效率倒装结构发光二极管(LED)研究领域取得新进展,研究成果在光学领域著名期刊Optics Express(《光学快报》)发表

论文题为Numerical and experimental investigation of GaN-based flip-chip light-emitting diodes with highly reflective Ag/TiW and ITO/DBR Ohmic Contacts高效率氮化镓基倒装结构发光二极管芯片的数值仿真和实验研究》),第一作者为动力与机械学院副教授周圣军,通讯作者为刘胜。

大功率倒装结构LED芯片在汽车大灯、舞台灯、投影仪和探照灯等以点光源、极高电流密度和光密度为特征的LED高端照明市场具有广阔的应用前景。倒装技术是三维封装领域的核心技术,形成具有高反射率、低阻欧姆接触的p型电极是高光效倒装结构发光二极管(LED)芯片的关键技术。由于电子束蒸镀Ag薄膜与p-GaN的粘接强度低、欧姆接触电阻高,目前学术界和工业界通过在Ag薄膜下面插入一层Ni薄膜增强粘附强度,降低欧姆接触电阻,然而由于Ni对可见光具有强烈的吸收作用,导致Ni/Ag的反射率急剧下降,从而降低了倒装结构LED芯片的发光效率。

为了解决这一困扰学术界和工业界的难题,刘胜团队采用离子束溅射仿真制备Ag膜提高Ag与p-GaN的粘附强度,在氮气氛围下600℃高温快速热退火使纯Ag薄膜与p-GaN形成低阻欧姆接触。尽管通过离子束溅射和高温热退火工艺解决了纯Ag与p-GaN的粘结强度和欧姆接触问题,然而高温退火使纯Ag薄膜发生团簇,导致Ag膜反射率下降。通过大量实验,他们发现,在Ag薄膜上溅射一层TiW薄膜可以有效抑制高温退火工艺中Ag膜发生的团簇现象,从而获得了具有高反射率、低阻欧姆接触的p型电极Ag/TiW,并成功应用于倒装结构LED芯片中。

基于大电流密度LED 芯片特种照明技术的突破,有望明显提升我国半导体照明产业的国际竞争力。刘胜团队基于漂移-扩散方程、载流子连续性方程和热传输理论,建立了超大电流密度的LED 芯片电-光-热-可靠性分析模型,对倒装结构LED芯片进行了优化设计,成功制备了以Ag/TiW为p型欧姆接触的高光效、大电流密度倒装LED,使芯片光输出饱和电流提高到原来的两倍。

该项研究课题得到国家自然科学基金重点项目的资助(U1501241),研究成果有望在汽车照明和特种照明领域得到应用。

 

>>>论文链接:

https://www.osapublishing.org/oe/abstract.cfm?uri=oe-25-22-26615

(编辑:肖珊)

 

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