發光二極管

與基于燈絲(filament)的光源相比,發光二極管(LED)效率更高,響應更快,并且占用空間小得多。LED主要由半導體材料制成,這些半導體材料的電子態密度包括被稱為帶隙的禁帶。當電子和空穴被ji發并跨越帶隙復合時,發射的光子(被觀察為光)就攜帶帶隙的能 量。1990年代藍色LED的問世,以及隨后對III族氮化物材料可調性的研究,為基于LED的照明和顯示技術鋪平了道路。

在LED中,GaN通常以異質結構形式生長,具有許多In xGa1-xN量子阱(QWs)。它們在電磁波頻譜的可見光部分高效發光,而非在本征(GaN)帶隙能 量3.4 eV(365 nm)處產生??梢酝ㄟ^增加其有源區體積,來提高增益和光學限制因 子,而重要的是,還能夠調節其發射的顏色(波長)。

陰極發光(CL)技術是GaN LED工藝開發中一種快速且高度相關的檢測手段。高能電子束可以有效地ji發氮化物半導體(甚至是AlN)的寬帶隙,并分別為在掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)中的CL測試,提供高達10 nm和1 nm的空間分辨率。能夠直接可視化位錯等非輻射缺陷的分布,并確定點缺陷的特征。此外,還可確定應變、摻雜、生長方向和載流子濃度的空間變化以及疊層的不同成分(例如,AlN,GaN,量子阱)。

此外,還可以使用角度分辨或波長-角度分辨模式來觀察器件的發射模式。角度分辨CL模式的使用可以對光譜進行詳細表征,因此這些模式為發光器件的表征提供了又一重要指標。

 

實驗簡報:納米陰極發光可實現更高效率的發光二極管設計(鏈接到:文章4(單頁PDF:一篇TEM中CL應用))

應用說明陰極發光技術在μLED工藝檢測,計量和失效分析的應用

(鏈接到:翻譯文章3)

 

LED結構的3D計量

CL在提供了用于研究半導體材料的高橫向空間分辨率的同時,還可以在深 度方向上解析測量。使用選定的SEM加速電壓來確定產生CL信號的表面深 度,從而可以對掩埋在塊狀內的材料層進行分析。此外,它允許通過深 度分辨CL光譜研究其三維結構,可以對初級電子散射和載流子漂移/擴散的模擬進行比較。這種深 度分辨測量可以得到:

• 全加工設備中位錯與基面層錯的深 度及橫向分布圖

• 不同組成的亞表層的厚度測量,包括對多量子阱堆棧中單個量子阱的分析

• 器件結構內特定界面處的點缺陷位置(軸向分辨率約為1 nm)

 

失效分析

一般照明應用和汽車燈中經常使用白色和藍色LED,而它們的使用其實也滲 透到了包括工業環境在內的更多用途中。在這些環境中,LED器件會受到諸如機械振動等的ji端環境、過高/過低的溫度濕度以及化學物質的影響。人們越來越意識到,在這些條件下,LED芯片本身會導致模塊故障,而非其外圍元件。LED應用范圍如此廣泛,實驗室的測試程序無法復制實際應用中所有用例。因此,有必要使用能夠在宏觀及微觀尺度上觀察LED結構,表征其物理結構和功能特性的分析技術。

 

原文鏈接:https://whatiscl.info/applications/semiconductors/device-characterization/light-emitting-diodes

參考文獻

Pozina, G.; et al., Appl. Phys. Lett. 107 (2015) 251106

Zhao, Z.; et al., Applied Physics Express, 12 (2019) 034003

Griffiths, J.; et al., Nano Lett. 15 (2015) p7639 – 7643

Meissner, E.; et al. Materials (Basel) 10(10) 2017 p1202

上一篇下一篇
復制成功
微信號:13126536208
添加微信好友,詳細了解產品。
知道了
尤物在线精品视频_ 啦啦啦高清视频在线播放1_国色天香在线影院日本_宅男