GaAs基大功率激光器静电失效现象的研究

为了判别大功率半导体激光器是否为静电损毁失效,对大功率半导体激光器进行了静电损毁机制的研究。通过测量和表征大功率半导体激光器静电损毁现象,为判别其失效提供有效判据。首先,对GaAs基980 nm大功率半导体激光器(HPLD)分别施加了-200 V,-600 V,-800 V,-1200 V以及+5000 V的静电打击(ESD),每次打击后,测量样品电学参数和光学参数。其次,对打击后的器件进行腐蚀并显微观察其打击后损伤现象。反相ESD后,半导体激光器I-V曲线有明显的软击穿现象,在反向4 V电压下反向1200 V静电打击后漏电为打击的5883854.92倍。正向5000 V静电打击后器件没有明显的软击穿现象,且功率下降很小。在反向ESD后器件腐蚀金电极后表面有明显熔毁现象,正向静电打击后则没有此现象。通过正向静电打击和反向静电打击下器件反应的不同I-V特性和损伤表征,推测正向瞬时大电压大电流下,器件的I-V特性无明显变化,而反向大电压大电流打击会导致I-V曲线出现明显软击穿,功率下降和表面熔毁现象,为判别静电损毁提出了有效判据。     

静电对GaN基白光LED可靠性的影响

对GaN基白光二极管(LED)分别施加-1 600、-1 200、-800、-400、400、800、1 200和1 600V静电打击,每次静电打击后,测量LED电学参数和光学参数的变化。从理论上分析了静电对LED可靠性的影响。实验表明:LED样品的I-V特性曲线及光学参数,受反向静电打击的影响比较大,而受正向静电打击的影响不明显。LED样品在被反向静电打击后,芯片内部产生二次缺陷和熔融通道,导致其I-V曲线变形,光通量减小,老化性能衰减速率加快。在1 600V范围内,LED可靠性受正向静电影响不明显。     

GaN基绿光LED芯片电流加速失效机理研究

采用电流加速的电应力老化方法研究GaN基绿光 LED芯片的失效机理。LED芯片在经过60 mA 电流老化424 h后,其发光效率总体趋势都是随老化时间增加而减小 ,但是小测量电流相比于大测量电 流的发光效率衰减程度更为明显。同时,在正向偏压下电流电压曲线基本没有变化,而反向 偏压下的反向 电流随老化时间的增加而快速增加。笔者认为在电应力老化作用下,随老化时间增加,有源 区的缺陷能级 增多,在正向偏压下,缺陷能级起到一个有效陷阱的作用,增加了载流子的寿命,降低了辐 射复合的几率, 使得发光效率降低,但是并没有减小正向偏压下的电流,而反向偏压时,缺陷能级起到了一 个漏电通道的作用,使得反向电流增大。     

LED对MM和HBM静电放电敏感性的研究

为研究机器模式(MM)及人体模式(HBM)静电放电试验对LED特性的影响,参考国际标准对半导体元件的静电放电测试要求,对LED样品分别进行MM及HBM静电放电试验。每次静电测试前后均对样品进行光电参数测试,观察样品光电参数的变化,并以此作为判别LED失效的依据。通过实验,研究对比MM静电放电和HBM静电放电试验对LED特性的影响,并从理论上探讨了相关失效机理。实验表明无论是MM静电放电还是HBM静电放电,均会造成LED反向漏电流增大,正向I-V特性"收缩",光通量一定程度的衰减。但是在静电敏感电压上有差别较大,MM静电失效电压远低于HBM静电失效电压。     

GaN基大功率倒装焊蓝光LED的I-V特性研究

测量了GaN基大功率倒装焊蓝光发光二极管(LED)在不同温度、不同老化阶段的电流-电压(I-V)特性曲线.结果表明,相对理想情形,特性曲线的反向偏压区漏电因深能级隧穿偏大;正向小偏压下因沿着位错汇聚金属产生漏电流;产生-复合电流区和扩散电流区因多量子阱限制而理想因子偏大;由于有源区低掺杂,在10A/cm2就开始形成大注入区;在大电流下也因为串联电阻分压而形成串联电阻区.扩散电流区的温度系数和肖克莱方程导出的数值最接近,可用来测量结温.老化过程中反向漏电流增加,是因为有了更多被激活的深能级;随着老化正向漏电增加的速度变慢,是由于位错逐渐被汇集的金属填满.     

图形化衬底对GaN基LED电流与发光特性的影响

在传统蓝宝石衬底(CSS)和图形化蓝宝石衬底(PSS)上分别制备了结构相同的GaN基蓝光发射二极管(LEDs),测试并比较了这两种不同衬底器件的电流与发光特性。结果表明,与CSS-LED相比,PSS-LED在-4V处的反向漏电流降低了两个数量级,峰值波长基本不随电流增大而发生显著蓝移,半高宽、输出功率与外量子效率等发光性能也获得明显改善。PSS-LED反向漏电流的减小主要归功于外延层中位错密度的降低,发光性能的改善主要是因为PSS减少了光在LED内部的全反射,提高了光的析出率;PSS-LED的外量子效率随电流下降的行为(droop)并未明显改善,表明位错可能不是引起效率droop的主要原因。     

离子束刻蚀HgCdTe环孔pn结I-V、RD-V特性的研究（下）

本文推导了一种可简便、准确、直观计算和分析pn结I-V特性的公式和方法,并应用该方法对两类典型HgCdTe环孔pn结的I-V、RD—V特性进行了计算和拟合;得到了表面欧姆（反型沟道）漏电导、二极管理想因子n随电压的分布等反映二极管结特性的重要参数。计算结果表明,对于长波HgCdTe光伏器件而言,表面漏电流在整个暗电流中所占的比重相当大,表面漏电流严重地制约着器件性能。HgCdTe材料的晶体缺陷会使二极管的理想因子n增大,从而使产生一复合电流及陷阱辅助隧穿电流增加。     

Au/PZT/BIT/p-Si结构铁电 存储二极管I-V 特性

采用脉冲激光沉积方法（PLD）制备了Au/PZT/BIT/p-Si多层结构铁电存储二极管.对铁电存储二极管的P-E电滞回线、I-V特性曲线分别进行了测试与分析,并对其导电行为及基于I-V特性回滞现象的存储机理进行了讨论.实验表明,所制备的多层铁电薄膜具有较高的剩余极化（27μC/cm2）和较低的矫顽场（48kV/cm）,BIT铁电层有助于缓解PZT与Si衬底之间的界面反应和互扩散,减少界面态,与Au/PZT/p-Si结构相比,漏电流密度降低近两个数量级,I-V特性曲线回滞窗口明显增大.     

基于非辐射复合缺陷测量的GaN基LED老化性能研究

外延晶格失配等引入的非辐射复合缺陷是影响GaN基LED性能的重要因素。对不同LED样品老化1 600h前后的I-V特性、理想因子以及量子效率、发光特性进行了测量研究,并结合非辐射复合缺陷的定量测量,分析验证了非辐射复合缺陷对LED老化性能的影响。结果表明,非辐射复合缺陷是造成GaN基LED老化过程中隧穿电流增大、I-V特性偏离理想模型、理想因子增大以及光输出非线性化等现象的根本因素。在此基础上建立了非辐射复合缺陷浓度与LED老化性能之间的关系模型,提出了一种基于非辐射复合缺陷浓度及其恶化系数的GaN基LED老化性能评测方法。     

大功率LED的光衰机制研究

为了研究大功率LED的光衰机制,选用了一系列的大功率白光、蓝光发光二极管分别进行恒流点亮,在点亮不同时间阶段测量其光通量、发光谱及伏安特性.发现在光衰过程中,光通量有时会上升;通过LED光谱测定,发现光谱分布有明显变化;同时,pn结内阻也逐渐变大.研究表明大功率LED光衰有较为复杂的过程:其中荧光粉老化及pn结性能退化是最主要的.文章对此进行了初步的分析,为白光LED的应用及进一步研究白光LED衰减提供了参考.     

多晶PIN二极管及二极管串作良好工艺兼容并可移植ESD保护器件的研究

作为静电保护保护器件,多晶PIN二极管具有良好工艺兼容性及可移植的优点。文章制作并展示了多晶PIN二极管的反向击穿电压、漏电流及电容特性,同时通过正向及反向传输线脉冲电流电压特性评估了其静电保护能力。另外为了经一部降低电容并控制反向崩溃及正向开启电压对多晶PIN二极管串进行了研究。最后对器件特性进行了分析讨论,阐明了器件参数对性能的影响。     

SiO_2钝化层对GaN基PIN结构核探测器漏电流的影响

成功地制备了有SiO2钝化层和无SiO2钝化层的GaN基PIN结构核辐射探测器,并对二者的I-V特性进行了测试。实验结果表明,SiO2钝化层的存在显著地降低了GaN基PIN结构核辐射探测器的反向漏电流,在-40V的反向偏压情况下,漏电流约有2个数量级的降低。实验过程中观测到随着反向偏压的增大,SiO2钝化层对器件反向漏电流的抑制效应更明显。建立了一种表面沟道模型解释了SiO2钝化层对漏电流的影响。     

Si基JBS整流二极管的设计与制备

基于JBS整流二极管理论,详细介绍了一种Si基JBS整流二极管设计方法、制备工艺及测试结果。在传统肖特基二极管(SBD)有源区,利用光刻和固态源扩散工艺形成掺硼的蜂窝状结构,与n型衬底形成pn结,反向偏置时抑制了因电压增加引起的金属-半导体势垒高度降低,减小了漏电流;采用离子注入形成两道场限环的终端结构,有效防止了边缘击穿,提高了反向击穿电压。对制备的器件使用Tektronix 370B可编程特性曲线图示仪进行了I-V特性测试,结果表明本文设计的Si基JBS整流二极管正向压降VF=0.78 V(正向电流IF=5 A时),反向击穿电压可达340 V。     

低温生长n型氮化镓插入层提高LED抗静电能力

在这篇论文里,我们通过在InGaN/GaN 多量子阱和n型氮化镓层中间插入一层低温生长的n型氮化镓显著提高了LED的抗静电能力。通过引入低温生长的氮化镓插入层使得LED抗击穿电压超过4000V的良品率从9.9%提升到74.7%。低温生长的氮化镓插入层作为后续生长的多量子阱的缓冲层,释放了量子阱中的应力并且改善了量子阱的界面质量。另外,我们证明了在氮气气氛下生长低温氮化镓插入层对于LED抗静电能力的改善要强于氢气气氛,同时也进一步证明低温插入层对量子阱中应力的释放有利于提高LED的抗静电能力。光电测试结果表明,在引入低温nGaN缓冲层后,LED的电学特性并没有衰退,并且LED的光输出功率提高了13.9%。     

Degradation Behavior of 850 nm AlGaAs/GaAs Oxide VCSELs Suffered from Electrostatic Discharge

The effect of forward and reverse electrostatic discharge (ESD) on the electro‐optical characteristics of oxide vertical‐cavity surface‐emitting lasers is investigated using a human body model for the purpose of understanding degradation behavior. Forward ESD‐induced degradation is complicated, showing three degradation phases depending on ESD voltage, while reverse ESD‐induced degradation is relatively simple, exhibiting two phases of degradation divided by a sudden distinctive change in electro‐optical characteristics. We demonstrate that the increase in the threshold current is mainly due to the increase in leakage current, nonradiative recombination current, and optical loss. The decrease in the slope efficiency is mainly due to the increase in optical loss.     

AlGaN／GaN P-I-N紫外探测器的电子辐照效应

制备了Al0.1 Ga0.9N/GaN异质结P-I-N结构可见盲正照射紫外探测器.用能量为O.8MeV的电子对器件依次进行注量为5×1014,5×1015和5×1016n/cm2的辐照.通过测量辐照前后器件的Ⅰ-Ⅴ曲线和光谱响应曲线,讨论了不同注量的电子辐照对Al0.1Ga0.9N/GaN异质结P-I-N器件性能的影响.实验表明,小注量的电子辐照对器件的反向暗电流影响不大,当电子注量≥5×1O16n/cm2时才使器件的暗电流增大一个数量级.为了分析器件的辐照失效机理,制备SiN/GaN的MIS结构,并对其进行电子辐照,发现SiN/GaN之间的界面态随着电子辐照注量的增加而增加.这表明,器件的暗电流的增大的原因之一为钝化层与GaN材料之间因为辐照诱生的界面态.辐照前后器件的光谱响应曲线表明,电子辐照对器件的响应率没有产生明显的影响.     

发光二极管的反偏电容和电导特性研究

发光二极管(LED)在反向偏压工作状态下的电学特性在一定程度上反映PN结中载流子的传输特性。本文对反偏状态下LED的电容电导特性进行了研究,通过在直流偏置上叠加交流小信号,得到了LED反偏电容和电导随频率变化的关系。实验结果表明,随着频率的增加,LED反偏电容减小,反偏电导增加。不同I-V特性的LED具有明显不同的反偏电容电导特性。分析认为,PN结的隧穿电流和表面漏电流是引起以上现象的主因;反偏电容和电导特性可作为对LED评价的重要参数指标,实现产品质量筛选。     

ESD degradation and robustness of RGB LEDs and modules: An investigation based on combined electrical and optical measurements

This paper presents an extensive analysis of the robustness of state-of-the-art RGB LEDs and LED modules submitted to Electrostatic Discharges (ESD). We studied both single RGB LEDs, and small modules constituted by the series connection of 2, 3, and 4 monochromatic LEDs. ESD events were simulated by a Transmission Line Pulser (TLP), capable of generating voltage pulses with a duration of 100 ns and increasing amplitude: after each of the pulses the electrical and optical parameters of the devices were monitored, with the aim of describing the effects of ESD events on the performance of the devices. The results indicate that: (i) the ESD robustness strongly depends on the LED wavelength; InGaN-based LEDs (the green and the blue LEDs) have a lower robustness with respect to the AlInGaP devices (i.e., red LEDs); (ii) non-destructive ESD events can induce significant modifications in the performance of the devices even below the failure voltage/current level; (iii) the ESD robustness of LED modules strongly depends on the robustness of each LED of the chain, and on the variability of the devices. The results presented in this paper provide important information for the design of high robustness multi-LED systems.     

InGaN/GaN多量子阱纳米线发光二极管制备及研究

用SiO2纳米图形层作为模板在以蓝宝石为衬底的n-GaN单晶层上制备了InGaN/GaN多量子阱纳米线,并成功实现了其发光二极管器件(LED).场发射扫描电子显微镜(FESEM)的测量结果表明,InGaN/GaN多量子阱纳米线具有光滑的表面形貌和三角形的剖面结构.室温下阴极射线荧光谱(CL)的测试发现了位于461 nm...