Deunyddiau GaN ers yr 20fed ganrif ers y 90au raddol yn arddangos, cyfarwyddiadau, golau ôl a goleuadau fiolegol a meysydd eraill a ddefnyddir yn eang, wedi ffurfio marchnad enfawr. Hyd yn hyn, wedi bod yn commercialized gallium nitride (GaN) deuodau â allyrru golau – (led) paratoi ar swbstradau tri (sapphire, silicon carbide a silicon). Yn y blynyddoedd diwethaf, silicon swbstrad LED wedi'i seilio GaN dechnoleg pryder. Oherwydd mae swbstrad silicon (Si) manteision maint grisial cost isel, mawr, prosesu hawdd a trosglwyddo hawdd epitaxial ffilm, mae perfformiad rhagorol a chost isel mewn grym LED ddyfais cais.
Llawer o grwpiau ymchwil wedi tyfu GaN ffilmiau epitaxial ar Si swbstradau ac wedi cael rhywfaint o'r dyfeisiau neu wedi ymchwilio i eiddo sy'n gysylltiedig â GaN offeryn statudol. Wrth baratoi'r LED, trosglwyddir y ffilm GaN y swbstrad cymorth newydd i baratoi strwythur fertigol y ddyfais, o gymharu ag ochr un strwythur perfformiad gwell optegol ddyfais.
Yn y papur hwn, trosglwyddwyd y ffilm epitaxial GaN wedi tyfu ar y swbstrad Si y swbstrad ategol copr, chrome copr cefnogi swbstrad a'r dull o weldio drwy gyfrwng weldio i Si cefnogi swbstrad. Cafwyd y golau strwythur fertigol sy'n allyrru ddyfais, a chynhaliodd y tri math o samplau astudiaeth gymharol o heneiddio.
Arbrawf
Wafferi epitaxial arbrofol oedd 2 modfedd (50.8 mm) Glas yn GaN / GaN aml-cwantwm ocsid wafferi epitaxial tyfu ar swbstrad silicon (111) gan MOCVD, gyda sglodion maint 1000Lm @ 1000Lm, a'r dull twf adroddwyd. Paratowyd wafferi epitaxial tyfu gyda y ffwrnais. Cafodd un ohonynt ei drosglwyddo i swbstrad Si drwy gyfrwng pwysau weldio ac ysgythru cemegol. Galwyd y ddyfais sy'n allyrru golau y sampl A ac roedd y ddau arall yn electroplated a serio cemegol GaN y trosglwyddwyd ffilm epitaxial swbstrad copr rhoi ar blât a swbstrad chrome copr electroplated, yn y drefn honno, ac yn allyrru golau yr oedd dyfais cyfeirir atynt fel sampl B a C sampl, yn y drefn honno. Samplau tri yn ogystal â ffilm epitaxial trosglwyddo modd a chymorth y swbstrad ddim yr un fath, unrhyw ddyfais arall y broses gweithgynhyrchu yr un.
O ganlyniad i'r gwahaniaethau tebyg rhwng unigolion o samplau tebyg, felly y samplau A, B, C ar gyfer y prawf cychwynnol, dewiswyd cynrychioliadol o sglodion ar gyfer arbrofion a phrofi. Pecyn craidd moel yw pob sglodion. Fel arfer mae maint 1000Lm @ 1000Lm sglodion gweithredu presennol o 350mA, er mwyn cyflymu heneiddio y samplau A, B, C ar dymheredd ystafell drwy 900mA presennol DC. Cromlin nodweddiadol foltedd cerrynt (I-V), electroMesurwyd sbectrwm luminescence (EL), arddwysedd golau cymharol o bob sampl pob bresennol cyn ac ar ôl heneiddio gyda cyflenwad pŵer KEITHLEY2635 a spectrometer y Compact Casgliad Spectrometer (CAS) 140CT.
Canlyniadau a thrafodaeth
Dadansoddi nodweddion I-V
Mae Tabl 1 yn dangos y gwerthoedd Vf a Irar gyfer heneiddio ar 80, 150 a 200 awr cyn heneiddio samplau tri. Yr amodau sy'n heneiddio yn 900mA ar dymheredd ystafell, lle mae Vf foltedd ar 350mA ac Ir yn gollwng presennol ar 10V gwrthdro, mesurir Ir presennol gollyngiadau yn 5V gwrthdro, ar gyfer cymhariaeth canlyniadau, dewiswch amodau mwy difrifol, mesurir yn ôl gwrthwyneb 10V. Mae Ffigur 1 yn dangos y I-V cromliniau nodweddiadol o 80 oed, oed, 150 a 200 awr cyn heneiddio, fel y gwelir yn Ffig. 1 (a) i (d), yn y drefn honno. Mae Ffigur 1 (a) yn dangos bod samplau A, B, C tri nodweddion da I-V cyn heneiddio, foltedd agoriadol o tua 2.5V, gwrthdro 10V presennol oddeutu 10-9A. Ar ôl heneiddio 200h, y gollyngiadau Ir presennol o samplau tri yn groes i'r yn sylweddol uwch na cyn heneiddio. Mae Tabl 1 yn dangos bod y lleiaf yn y cefn un presennol gollyngiadau o'r sampl B pwysau (-10V) ar ôl sy'n heneiddio ar 200 h ar ôl uchel presennol. Y sampl yn yr ail sampl C yw'r mwyaf a gydag amser sy'n heneiddio, samplau tri eu dan gefn un pwysau yn gollwng y gwahaniaeth presennol yn mynd yn fwy ac yn fwy. Yn GaN MQW ARWEINIODD ar ôl ychydig Roedd heneiddio foltedd cadarnhaol yn cynyddu, gan achosi i'r electrod n moel (alwminiwm) ocsidiad lleol gan arwain at fwy o ymwrthedd cyswllt presennol mawr heneiddio am gyfnod hir felly. Y rheswm am y colledion mawr ar ôl sy'n heneiddio yw lled y yn GaN DAN ARWEINIAD Penderfynir ar haen dihysbyddu pnjunction bennaf gan y crynodiad siopa p math. Ar ôl heneiddio y sglodion ar ôl heneiddio am gyfnod hir, oherwydd dadelfennu cymhleth Mg-H, ysgogi, gwneud y crynodiad siopa math p wedi cynyddu, gan arwain at haen dihysbyddu culhau, gwrthwyneb gogwydd pryd yr ardal rhwystr teneuo, twnnel cynnydd mewn cydrannau dadansoddiad mwy, gwrthdro cyfredol; Yn ogystal, sglodion ar ôl amser hir ar ôl sy'n heneiddio, ddwysedd ddiffyg cynnydd rhanbarth dda cwantwm, diffygion yn y duedd gwrthdro a y fagl cynorthwyo tunneling achosi colledion presennol, a dargludedd thermol samplau B, mae'r A ac C yn gostwng yn troi. Felly, y diffygion a'r caethiwo dwysedd, fel y mae presennol gollyngiadau o'r tri samplau cynnydd yn yr un pwysau cefn (fel y dangosir yn Nhabl 1 a Ffig. 1).
Astudiaeth ar heneiddio arwain perfformiad 1W Silicon swbstrad glas ar gyfer gwahanol swbstradau
Ffig. 1 I-V cromliniau nodweddiadol o samplau tri cyn ac ar ôl sy'n heneiddio
Tabl 1 Vf gwerthoedda gwerthoedd Irsamplau tri cyn ac ar ôl sy'n heneiddio
Ddadansoddiad sbectrol EL
Dengys Ffigur 2 electroluminescent (EL) sbectra o'r samplau ar 1,10, 100, 500, 800, mA 1000 a 1200 cyn ac ar ôl oriau di-dor sy'n heneiddio ar 900 900 mA ar dymheredd ystafell [Ffig. 2 (a1) i (a3)] a thri (Ffig. 2 (b1) i'r (b3)], dengys y llinell solet yn y ffigur t Mae sbectrwm addysg uwch cyn heneiddio, ac yn y llinell doredig yn dangos y sbectrwm ar ôl sy'n heneiddio. Ffigur 2 (a1) ~ (a3)dangos sbectrwm EL cyn ac ar ôl sy'n heneiddio, a sbectrwm EL bresennol cyn ac ar ôl Mae heneiddio samplau tri unrhyw newid amlwg heblaw y tonfedd brig uchel presennol yn goch. Ffigur 2 (b1) ~ Mae (b3) yn dangos bod tonfeddi'r samplau tri cyn ac ar ôl sy'n heneiddio yn sylweddol wahanol i'r rhai presennol. Donfeddi samplau B cyn ac ar ôl sy'n heneiddio mae bron yr un peth â rhai'r presennol, ond dim ond ar ôl y sy'n heneiddio mae cynnydd. A, B, C samplau tri oherwydd y gwahaniaeth rhwng y dargludedd thermol o y swbstrad, nid yw heneiddio tymheredd y sampl yr un fath, felly ar ôl heneiddio drifft tonfedd presennol un C sampl uchafswm, dilyn, sampl gofynnol sampl B. Yn ogystal, oherwydd y tri math o sampl swbstrad a sglodion y dull trosglwyddo yw nad yr un peth, fel y ar ôl trosglwyddo GaN nad yw epitaxial ffilm ar y swbstrad newydd gan y straen sefyllfa yr un peth. Dengys y llenyddiaeth straen na GaN y gostyngir haen a'r straen cryno y cwantwm dda ynMae GaN haen wedi cynyddu ar ôl GaN y trosglwyddir o swbstrad silicon swbstrad silicon newydd gan weldio ac ysgythru cemegol. Ymlacio straen y trosglwyddiad ffilm tenau yn fwy trwyadl, fel y dda yn y cwantwm yn destun mwy o bwysau cryno, ac roedd y sy'n arwain ar wefan Cynulliad Cenedlaethol maes trydanol yn fwy, gan arwain at fwy o awydd y band, fel y datganiad photons Lleihau ynni, perfformiad EL tonfedd hirach. Felly, roedd y samplau A Argraffwyd ar y swbstrad silicon yn sbectrwm E cyn ac ar ôl sy'n heneiddio, tonfedd y sampl oedd y byrraf, sampl C oedd yr ail, y sampl B oedd yr hwyaf, ac y sampl B a sampl C yn agos iawn. Mae Ffigur 2 hefyd yn adlewyrchu redshift tonfedd sampl B o bryd bach uchel bresennol cyn ac ar ôl sy'n heneiddio, a gall fod yn gysylltiedig ag agweddau canlynol. Ar y naill law, mae y gyffordd cynnydd yn y tymheredd fel y bwlch GaN fand yn dod yn llai a tonfedd yn redshift. O ganlyniad i lacio straen y sampl B, y sampl B dda yw'r cwantwm y straen fwyaf cryno, felly mae rhanbarth dda sampl B aml-cwantwm yn polareiddio cryfaf, ac mae effaith y polareiddio yn cynhyrchu maes trydanol parod cryf. Mae'r maes trydanol hwn yn arwain at cwantwm sylweddol terfyn effaith syfrdanol, gan achosi redshift o tonfedd golau.
Astudiaeth ar heneiddio arwain perfformiad 1W Silicon swbstrad glas ar gyfer gwahanol swbstradau
Mae Ffigur 2 tri samplau tymheredd amgylchynol 900mA heneiddio 168 h cyn ac ar ôl y sbectrwm EL [(a1) ~ (a3)] a cyn ac ar ôl heneiddio tri math o tonfedd sampl gyda newidiadau cyfredol [(b1) ~ (b3)]
Pŵer cyfredol (L-wyf) dadansoddi perthynas
Ffigur 3 yn 350mA presennol o dan arddwysedd golau cymharol o'r sampl yr amser sy'n heneiddio, y berthynas rhwng y samplau tair oed cyn arddwysedd golau 100%. Gellir gweld o ffigur 3, A, B, C tri math o samplau gyda'r amser sy'n heneiddio yn cynyddu gydag cyntaf gynyddu ac wedyn yn lleihau, pa sampl ar ôl 2 h ar ôl y cynnydd mewn arddwysedd golau, yna'r heneiddio arddwysedd golau ddechrau gostwng , a B, C samplau oedd oed ar 32h, dechreuodd arddwysedd golau 10 h dirywiad, ac mae'r duedd o ddirywiad arafach nag y sampl. A gellir ei weld ar dymheredd ystafell 900mA heneiddio ar ôl A, B, C samplau tri 350mA o dan yr arddwysedd golau wedi'i uchafswm ac yna leihau, gostyngodd C samplau y rhan fwyaf o, amseroedd A, B sampl arddwysedd golau gwerth yn llai, ond yn dal i fod yn fwy na gwerth cyn heneiddio. Y rheswm am y ffenomen hon yw Mae GaN tyfu gan y dull MOCVD acceptor rhannol Mg passivated gan ffurfio Mg-H cymhleth gyda H, ac mae'r gyfradd ysgogi Mg yn isel iawn, gan arwain at grynhoad twll isel. Yn rhan o'r bondiau Mg H bylchog fel y acceptor Mg yn cael ei actifadu, fel y mae crynodiad y twll yn cynyddu, caiff crynodiad siopa ddod yn cyfateb mwy, effeithlonrwydd luminous dod yn uwch. Ar y llaw arall, mae y sy'n heneiddio yn achosi dwysedd y canolfannau nonradiative recombination megis diffyg trefn a diffygion yn y deunydd GaN i gael ei ostwng, gan arwain at ostyngiad mewn effeithlonrwydd luminous a gostyngiad mewn arddwysedd golau. Mae'r mecanweithiau hyn ddau yn cystadlu â'i gilydd. Ar y dechrau sy'n heneiddio, mae mecanwaith ysgogi Mg-acceptor yn dominyddu, fel y mae dwysedd y samplau tri yn cynyddu gydag un presennol. Y broses heneiddio, roedd mecanwaith hyperplasia ganolfan cymhleth nad ydynt yn pelydrol trechol, felly yn heneiddio presennol uchel ar ôl cyfnod o amser ar ôl y tri samplau llai o arddwysedd golau. Gall y gwahaniaeth yn y golau methiant y samplau tri fod y dywed y straen cwantwm sampl tri ffynhonnau a dargludedd thermol o swbstrad ategol nad ydynt yr un fath â rhai o Ganolfan cyfansawdd nonradiative.
Ffigur 3, 350mA cyfredol cymharol arddwysedd golau ar dymheredd ystafell 900mA heneiddio ar ôl y newid dros amser (100% o arddwysedd golau cyn heneiddio)
Casgliad
Dengys y canlyniadau bod tonfedd EL swbstrad copr yn yr hwyaf ar yr un bresennol, oherwydd electroplating y ddyfais yn cael ei wneud ar swbstrad silicon, swbstrad copr a LED glas-wedi'i seilio GaN y swbstrad chwefalent copr. Ar ôl trosglwyddo i'r swbstrad copr, ymlacio straen y ffilm GaN epitaxial yn fwy trylwyr. Drwy heneiddio tri gwahanol swbstrad LED gellir gweld dyfeisiau y prif ffactorau sy'n effeithio ar ddibynadwyedd LED efallai fod ei gyflwr straen. Nodweddion I-V, L-wyf astudiwyd nodweddion a sbectra EL o swbstradau tri cyn ac ar ôl sy'n heneiddio. Mae'r canlyniadau yn dangos bod y dyfeisiau swbstrad copr yn cael gwell sy'n heneiddio
Cynhyrchion poeth:IP67 Lamp,40W panel golau,DC24V lamp,Bae uchel synhwyrydd clyfar,Golau LED i dyfu
