《光學快報》發表我院劉勝課題組新成果

作者:本站編輯點擊:3773時間:2017-11-02

聞網訊(通訊員周妍)我院執行院長劉勝教授團隊在高效率倒裝結構發光二極管(LED)研究領域取得新進展,研究成果在光學領域著名期刊Optics Express(《光學快報》)發表。

論文題為Numerical and experimental investigation of GaN-based flip-chip light-emitting diodes with highly reflective Ag/TiW and ITO/DBR Ohmic Contacts(《高效率氮化镓基倒裝結構發光二極管芯片的數值仿真和實驗研究》),第一作者為動力與機械學院副教授周聖軍,通訊作者為劉勝。

大功率倒裝結構LED芯片在汽車大燈、舞台燈、投影儀和探照燈等以點光源、極高電流密度和光密度為特征的LED高端照明市場具有廣闊的應用前景。倒裝技術是三維封裝領域的核心技術,形成具有高反射率、低阻歐姆接觸的p型電極是高光效倒裝結構發光二極管(LED)芯片的關鍵技術。由於電子束蒸鍍Ag薄膜與p-GaN的粘接強度低、歐姆接觸電阻高,目前學術界和工業界通過在Ag薄膜下麵插入一層Ni薄膜增強粘附強度,降低歐姆接觸電阻,然而由於Ni對可見光具有強烈的吸收作用,導致Ni/Ag的反射率急劇下降,從而降低了倒裝結構LED芯片的發光效率。

為了解決這一困擾學術界和工業界的難題,劉勝團隊采用離子束濺射仿真製備Ag膜提高Ag與p-GaN的粘附強度,在氮氣氛圍下600℃高溫快速熱退火使純Ag薄膜與p-GaN形成低阻歐姆接觸。盡管通過離子束濺射和高溫熱退火工藝解決了純Ag與p-GaN的粘結強度和歐姆接觸問題,然而高溫退火使純Ag薄膜發生團簇,導致Ag膜反射率下降。通過大量實驗,他們發現,在Ag薄膜上濺射一層TiW薄膜可以有效抑製高溫退火工藝中Ag膜發生的團簇現象,從而獲得了具有高反射率、低阻歐姆接觸的p型電極Ag/TiW,並成功應用於倒裝結構LED芯片中。

基於大電流密度LED 芯片特種照明技術的突破,有望明顯提升我國半導體照明產業的國際競爭力。劉勝團隊基於漂移-擴散方程、載流子連續性方程和熱傳輸理論,建立了超大電流密度的LED 芯片電-光-熱-可靠性分析模型,對倒裝結構LED芯片進行了優化設計,成功製備了以Ag/TiW為p型歐姆接觸的高光效、大電流密度倒裝LED,使芯片光輸出飽和電流提高到原來的兩倍。

該項研究課題得到國家自然科學基金重點項目的資助(U1501241),研究成果有望在汽車照明和特種照明領域得到應用。

>>>論文鏈接:

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