加关注:

当前位置 :首页 > 学术●探索

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

时间:2017年11月10日 发布者: 来源:动力与机械学院 查看次数:203

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)

Copyright © 2014 武汉大学研究生院 - 鄂ICP备1201700804号-1    地址:中国武汉珞珈山    邮编:430072