大功率LED结构研究及发展趋势

2023-06-15 历史故事版权反馈

【摘要】：本章介绍了大功率LED主要结构的研究进展。这些方案有着相同的目标，即尽早制造出商品化器件并占据一定的市场份额。这些改进措施的主要问题与热管理有关。目前，显而易见的一点是衬底的移除是一个关键问题。仍然需要研究改进工艺流程的方法，特别是能够提高效率并降低制造成本。为了改善外量子效率，需要研究封装方法并关注各种相关材料是否具有令人产生兴趣的物理性质，例如较高的反射率和热传导率、接近的热膨胀系数等。

本章介绍了大功率LED主要结构的研究进展。各研究小组做了大量的工作并提出许多意义重大的改进方案，包括衬底移除、表面粗糙化和嵌入内部的反射金属接触。这些方案有着相同的目标，即尽早制造出商品化器件并占据一定的市场份额。在将来，我们将对LED的每一部分进行逐级地改进，仍将考虑每种变化对器件整体性能的影响，我们还要考虑接触的几何结构并使用不同的材料。N型接触似乎容易控制，而p型接触是可以改进的。这些改进措施的主要问题与热管理有关。热管理的目的是减少发热（采用降低串联电阻等方法），增强卡路里的耗散（采用热导率高的材料等）；或者改善光提取（采用降低内部发热等方法）。目前，显而易见的一点是衬底的移除是一个关键问题。仍然需要研究改进工艺流程的方法，特别是能够提高效率并降低制造成本。为了改善外量子效率（见4.2节），需要研究封装方法并关注各种相关材料是否具有令人产生兴趣的物理性质，例如较高的反射率和热传导率、接近的热膨胀系数等。所以，要制造出高性能的器件，必须对外延结构、芯片级工艺流程和封装工艺进行合适的组合。某一步的改动意味着其他两步中的某一步也要做改动，或者两步均需改动。

当然，除了已被广泛认可的、在美国光电子行业协会（OIDA）的计划中确定的主流技术外，几种非主流的研究正在进行中，以期提出革新性解决方法。例如，用纳米线作为上部接触表面可改善光提取并在GaN上获得良好的p型欧姆接触。实际上，这些尺寸为几百纳米的新型材料一般具有良好的晶体品质并表现出与光纤相似的有趣的光导引能力，便于光的提取。目前的研究表明这种材料具有一定的潜力，但市售器件在技术上非常成熟，新材料新方法必须具有突出的优点，才有可能取代现有技术。

大功率LED结构研究及发展趋势

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