大功率LED芯片材料研究进展分析讲解
17页1、大功率LED芯片材料研究进展分析,小组成员:余楠仪 吕品,LED简介 大功率LED芯片简介 大功率LED芯片(GaN)研究情况 研究目标和结语,什么是LED?,什么是LED,这两种半导体连接起来的时候,它们之间就形成一个“P-N结”。当电流通过导线作用于这个晶片的时候,电子就会被推向P区,在P区里电子跟空穴复合,然后就会以光子的形式发出能量,这就是LED发光的原理。而光的波长(光的颜色),是由形成P-N结材料决定的。,LED的心脏是一个半导体的晶片,晶片的一端附着在一个支架上,是负极,另一端连接电源的正极,整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成,一部分是P型半导体,在它里面空穴占主导地位,另一端是N型半导体,在这边主要是电子。,LED 是英文单词Light Emitting Diode的缩写,中文意思是发光二极管,是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件,它可以直接把电转化为光。,发光二极管的基本结构,球透镜,环氧树脂,P层,有源层,N层,发光区,(a)正面发光型,微透镜,P型限制层,有源层,波导层,N型限制层,(b)侧面发光型,LED发展史,1965年,全球第一款商
2、用化发光二极管诞生,它是用锗材料作成的可发出红外光的LED。,1968年,LED的研发取得了突破性进展,利用氮掺杂工艺使镓砷磷器件的效率达到了1流明/瓦,并且能够发出红光、橙光和黄色光。,到了1971年,业界又推出了具有相同效率的磷化镓绿色芯片LED。,80年代早期的重大技术突破是开发出了铝镓砷 LED,它能以每瓦10流明的发光效率发红光,1994年,中村修二在氮化镓基片上研制出了第一只蓝色发光二级管,从20世纪90年代中期开始,许多广告、体育和娱乐场所开始应用LED大屏幕显示。,现在白光LED的发光效率已经达到130 lm/W,实验室研究成果甚至可达到300lm/W,注:流明即光通量的单位。发光强度为1坎德拉(cd)的点光源,在单位立体角(1球面度)内发出的光通量为“1流明”,英文缩写(lm)。,大功率LED,大功率LED是指拥有大额定工作电流的发光二极管。普通LED功率一般为0.05W、工作电流为20mA,而大功率LED可以达到1W、2W、甚至数十瓦,工作电流可以是几十毫安到几百毫安不等。目前大功率白光LED的转换效率还较低,光通量较小,成本较高,因此决定了大功率白光LED短期内的
3、应用主要是一些特殊领域的照明,中长期目标才是通用照明。,制造大功率LED芯片的方法,大尺寸法。通过增大单体LED的有效发光面积和尺寸,促使流经TCL层的电流均匀分布,以达到预期的光通量。但是,简单地增大发光面积无法解决散热问题和出光问题,并不能达到预期的光通量和实际应用效果。,矽底板倒装法。首先制备出适合共晶焊接的大尺寸LED芯片,同时制备出相应尺寸的矽底板,并在矽底板上制作出供共晶焊接用的金导电层及引出导电层(超声金丝球焊点),再利用共晶焊接设备将大尺寸LED芯片与矽底板焊接在一起。,陶瓷底板倒装法。先利用LED芯片通用设备制备出具有适合共晶焊接电极结构的大出光面积的LED芯片和相应的陶瓷底板,并在陶瓷底板上制作出共晶焊接导电层及引出导电层,然后利用共晶焊接设备将大尺寸LED芯片与陶瓷底板焊接在一起。,蓝宝石衬底过渡法。按照传统的InGaN(氮化镓铟)芯片制造方法在蓝宝石衬底上生长出PN结后,将蓝宝石衬底切除,再连接上传统的四元材料,制造出上下电极结构的大尺寸蓝光LED芯片。,AlGaInN碳化矽(SiC)背面出光法。美国Cree公司是全球唯一采用SiC衬底制造AlGaInN超高亮度
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