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LEDGaN基外延材料缺陷引起的失效

出处:广东泓中照明工程有限公司 人气:发表时间:2019-04-30 14:29:05
如果要考虑到实际应用中对色漂移的不良影响,热设计也要对最高结温进行限制。由于LED芯片输入功率的不断提高,对这些功率型LED的封装技术就提出了更高的要求,如今散热问题已成为制约高功率LED发展的关键因素。

  6.LEDGaN基外延材料缺陷引起的失效

  由于没有与GaN相配的衬底材料,目前在绝大部分的LED器件中的GaN薄膜中存在着大量的缺陷。GaN材料与目前主流衬底蓝宝石的晶格常数的失配率为14%,而在蓝宝石衬底上生长的GaN材料位错密度为108/cm3~1010/cm3。

  在LED的制备过程中,材料的缺陷会对载流子有吸附作用,从而在有源层中形成无辐射的复合中心,增加了光的吸收,导致LED发光效率的下降;当电流足够大时,载流子才会发生辐射的复合,但这又会引起晶格振动,晶格的热运动会加速缺陷的形成,造成LED异质结的退化。器件中接触的金属电极在电应力和热应力的作用下就会沿着错位迁移,从而形成低通欧姆阻道,这会引致器件光功率的下降和漏电流的增加。因此,提高外延材料的质量,降低材料中的缺陷密度能有效提高LED器件的可靠性。

  7.静电损伤引起的失效

  GaN材料具有3.39eV的宽禁带,高电阻率。因此,GaN基LED芯片在其生产、运送的过程中所产生的静电电荷容易积累而产生高的静电电压。蓝宝石衬底的GaN基LED器件的结构对静电的承受能力是很小的,极易被其产生的静电击穿。在无静电保护的情况下,人体所产生的静电容易将LED局部击穿,LED器件被静电击穿后将造成永久性失效。

  8.P型GaN欧姆接触老化

  Meneghesso等人在分析GaN的失效过程中,通过LED器件在退化前后的I-V特性,Meneghesso等人认为这些变化是由于P-GaN透明导电膜与金属导线电极的欧姆接触在大电流和热的影响下退化,导致串联电阻的增加,产生了电流密集效应,从而使得发光效率的下降;在大电流注入的情况下,缺陷会发生增值,最终导致漏电流的增加。因此,P-GaN的金属电极的欧姆接触对LED的光学性能起重要的作用。

  除了以上原因,其余失效原因还包括芯片与基板的焊接空洞、层裂,透镜的黄化、开裂,芯片的开路、短路等。