InGaAlPled通常是在GaAs襯底上外延生長.InGaAlP發光區GaP窗口區制備而成. 與InGaAlP相比,材料具有小得多的禁帶寬度,因此,當短波長的光從發光區與窗口 表面射人GaAs襯底時,將被悉數吸收,成為器件出光效率不高的主要原因?在襯底與限制 層之間生長一個布喇格反射區,能將垂直射向襯底的光反射回發光區或窗口,部分改善了器 件的出光特性。
(1)led防爆燈透明襯底技術
InGaAlPled通常是在GaAs襯底上外延生長.InGaAlP發光區GaP窗口區制備而成. 與InGaAlP相比,材料具有小得多的禁帶寬度,因此,當短波長的光從發光區與窗口 表面射人GaAs襯底時,將被悉數吸收,成為器件出光效率不高的主要原因•在襯底與限制 層之間生長一個布喇格反射區,能將垂直射向襯底的光反射回發光區或窗口,部分改善了器 件的出光特性。一個更為有效的方法是先去除GaAs襯底,代之于全透明的GaP晶體•由 于芯片內除去了襯底吸收區,使量子效率從4%提升到了 25%-30%。為進一步減小電極區 的吸收,將這種透明襯底型的InGaAlP器件制作成截角倒錐體的外形,使童子效率有了更 大的提高。
(2)led防爆燈金屬膜反射技術
透明襯底技術首先起源于美國的HP、Lumileds等公司,金屬膜反射法主要由日本、中 國臺灣地區的廠商進行了大暈的研究與發展。這種技術不但回避了逶明襯底專利,而且更利 于規模生產,其效果可以說與透明襯底法具有異曲同工之妙。該技術通常稱為MB制程,首 先去除GaAs襯底,然后在其表面與Si基底表面同時蒸鍍A1質金屬膜,然后在一定的溫度 與壓力下熔接在一起。從發光層照射到基板的光線被A1質金屬膜層反射至芯片表面,從而 使器件的發光效率提髙2. 5倍以上„
<3)led防爆燈表面微結構技術
表面微結構技術是提髙器件出光效率的又一個有效技術,該技術的基本要點是在芯片表 面刻蝕大量尺寸為光波長量級的紋理結構,每個結構雖截角四面體狀,這樣不但擴展了出光 面積,而且改變了光在芯片表面處的折射方向,從而使透光效率明顯提高。
(4)led防爆燈倒裝芯片技術
通過MOCVD技術在藍寶石襯底上生長GaN基led結構層,由P/N結發光區發出的 光透過上面的P型區射出。由于p型GaN傳導性能不佳,為獲得良好的電流擴晨,簡 過蒸鍍技術在P區表面形成一層Ni*Au組成的金屬電極層• P區引線通過該層金羼 出。為獲得好的電流擴展,Ni-Au金屬電極層又不能太薄,使得器件的發光效率會受到很大 影響,通常要同時兼顧電流擴展與出光效率兩個因素。但無論在什么情況下,
在,總會使透光性能變差。同時,引線焊點的存在也使器件的出光效率受到影響•乘舞 G&Nled倒裝芯片的結構可以從根本上消除上述問題。
如圖2-13所示,美國LUmHedS&司率先采用了 led倒裝芯片技術,避免了電極鏢, 和引線對出光效率的影響,改善了電流擴散 性和散熱性,有效提升了出光效率,外量子 效率達21錚#功率轉換效率達2〇% <435nm,
200mA>,.大功率達400mW (芯片尺寸為 .lmmXlmm,發光波長為.435nro,軀動電流 為1A),器件的總發光效率比正裝結構增加 1*6 倍.
(5)led防爆燈芯片鍵合技術
光電子器件對所需要的材料在性能上有—定的要求,通常都需要有大的帶寬差和在材料的折射指數上要有很大的變化•用同質外延 生長技術一般都不能形成所需要的帶寬差和折射指數差,而用通常的異質外延技術,如在璉 片上外延GaAs和InP等,不僅成本較高,而且結合接口的位銪密度也非常離,很難形成離 質量的光電子集成器件•由于低溫鍵合技術可以大大減少不同材料之間的熱失配問親,減少 應力和位錯,因此能形成離質量的雒件•隨著對鍵合機理的逐漸認識和鍵合制程技術的逐漸 成熟,多種不同材料的芯片之間已經能夠實現互相鍵合,從而可能形成一些特殊用途的材料 和器件•如在硅片上形成硅化物層再進行鍵合就可以形成一種新的結構•由于硅化物的電導 率很高,因此可以代替雙極型器件中的隱埋層,從而減小RC常數。
(6)led防爆燈激光剝離技術
激光剝離技術(LLO)是利用激光能量分解GaN/藍寶石接口處的GaN緩沖層,從而 實現led外延片從藍寶石襯底分離。技術優點是外延片轉移到離熱導率的熱沉上,能夠改 善大尺寸芯片中電流擴展。N面為出光面,發光面積壜大,電極擋光小,便于制備微結構, 并且減少刻蝕、磨片、劃片,更重要的是藍寶石襯底可以重復運用。