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图形硅衬底GaN基发光二极管薄膜去除衬底及AlN缓冲层后单个图形内微区发光及 应力变化的研究

张超宇 熊传兵 汤英文 黄斌斌 黄基锋 王光绪 刘军林 江风益

图形硅衬底GaN基发光二极管薄膜去除衬底及AlN缓冲层后单个图形内微区发光及 应力变化的研究

张超宇, 熊传兵, 汤英文, 黄斌斌, 黄基锋, 王光绪, 刘军林, 江风益
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  • 研究了图形硅衬底上外延生长的氮化镓(GaN)基发光二极管(LED)薄膜、去除硅衬底后的无损自由状态LED薄膜以及去除氮化铝(AlN)缓冲层后的自由状态LED薄膜单个图形内的微区光致发光(PL)性能, 用荧光显微镜与扫描电镜观测了去除AlN缓冲层前后LED薄膜断面弯曲状况的变化. 研究结果表明: 1)去除硅衬底后, 自由支撑的LED薄膜朝衬底方向呈柱面弯曲状态, 且相邻图形的柱面弯曲方向不一致, 当进一步去除AlN缓冲层后薄膜会由弯曲变为平整; 2)LED薄膜在去除硅衬底前后同一图形内不同位置的PL谱具有显著差异, 而当去除AlN缓冲层后不同位置的PL谱会基本趋于一致; LED薄膜每一位置的PL 谱在去除硅衬底后均出现明显红移, 进一步去除AlN缓冲层后PL谱出现程度不一的微小蓝移; 3)自由支撑的LED薄膜去除AlN缓冲层后, PL光强随激光激发密度变化的线性关系增强, 光衰减得到改善.
      通信作者: 熊传兵, chuanbingxiong@126.com
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 51072076, 11364034, 61334001, 21406076, 61040060)、国家高技术研究发展计划(批准号: 2011AA03A101, 2012AA041002)和国家科技支撑计划(批准号: 2011BAE32B01)资助的课题.
    [1]

    Tan B S, Yuan S, Kang X J 2004 Appl. Phys. Lett. 84 2757

    [2]

    Hibbard D L, Jung S P, Wang C, Ullery D, Zhao Y S, Lee H P, So W, Liu H 2003 Appl. Phys. Lett. 83 311

    [3]

    Kong H S, Ibbetson J, Edmond J 2014 Phys. Status Solidi C 11 621

    [4]

    Okuno K, Oshio T, Shibata N, Honda Y, Yamaguchi M, Amano H 2014 Phys. Status Solidi C 11 722

    [5]

    Liu J L, Feng F F, Zhou Y H, Zhang J L, Jiang F Y 2011 Appl. Phys. Lett. 99 111112

    [6]

    Zhu D D, McAleese C, Häberlen M, Salcianu C, Thrush T, Kappers M, Phillips A, Lane P, Kane M, Wallis D, Martin T, Astles M, Hylton N, Dawson P, Humphreys C 2011 J. Appl. Phys. 109 014502

    [7]

    Tripathy S, Lin V K S, Teo S L, Dadgar A, Diez A, Bläsing J, Krost A 2007 Appl. Phys. Lett. 91 231109

    [8]

    Wang T W, Chen N C, Lien W C, Wu M C, Shih C F 2008 Appl. Phys. Lett. 104 063104

    [9]

    Tanaka S, Kawaguchi Y, Sawaki N, Hibino M, Hiramatsu K 2000 Appl. Phys. Lett. 76 2701

    [10]

    Kim M H, Bang Y C, Park N M, Choi C J, Seong T Y, Park S J 2011 Appl. Phys. Lett. 78 2858

    [11]

    Jain S C, Willander M, Narayan J, Overstraeten R V 2000 J. Appl. Phys. 87 965

    [12]

    Jiang Y, Jia H Q, Wang W X, Wang L, Chen H 2011 Energy Environ. Sci. 4 2625

    [13]

    Jia H Q, Guo L W, Wang W X, Chen H 2009 Adv. Mater. 21 4641

    [14]

    Mo C L, Fang W Q, Pu Y, Liu H C, Jiang F Y 2005 J. Cryst. Growth 285 312

    [15]

    Xiong C B, Jiang F Y, Fang W Q, Wang L, Mo C L 2008 Acta Phys. Sin. 57 3176(in Chinese) [熊传兵, 江风益, 方文卿, 王立, 莫春兰 2008 物理学报 57 3176]

    [16]

    Kadir A, Huang C C, Lee K E K, Fitzgerald E A, Chua S J 2014 Appl. Phys. Lett. 105 232113

    [17]

    Shen X Q, Takahashi T, Rong X, Chen G, Wang X Q, Shen B, Matsuhata H, Ide T, Shimizu M 2013 Appl. Phys. Lett. 103 231908

    [18]

    Turnbull D A, Li X, Gu S Q, Reuter E E, Coleman J J, Bishop S G 1996 J. Appl. Phys. 80 4609

    [19]

    Godlewski M, Bergman J P, Monemar B, Rossner U, Barski A 1996 Appl. Phys. Lett. 69 2089

    [20]

    Xiong C B, Jiang F Y, Wang L, Fang W Q, Mo C L 2008 Acta Phys. Sin. 57 7864 (in Chinese) [熊传兵, 江风益, 王立, 方文卿, 莫春兰 2008 物理学报 57 7864]

    [21]

    Chen D Y, Wang L, Xiong C B, Zheng C D, Mo C L, Jiang F Y 2013 Chin. Phys. Lett. 30 098101

    [22]

    Wu X M, Liu J L, Quan Z J, Xiong C B, Zheng C D, Zhang J L, Mao Q H, Jiang F Y 2014 Appl. Phys. Lett. 104 221101

    [23]

    Luo Y, Guo W P, Shao J P, Hu H, Han Y J, Xue S, Wang L, Sun C Z, Hao Z B 2004 Acta Phys. Sin. 53 2720(in Chinese) [罗毅, 郭文平, 邵嘉平, 胡卉, 韩彦军, 薛松, 汪莱, 孙长征, 郝智彪 2004 物理学报 53 2720]

  • [1]

    Tan B S, Yuan S, Kang X J 2004 Appl. Phys. Lett. 84 2757

    [2]

    Hibbard D L, Jung S P, Wang C, Ullery D, Zhao Y S, Lee H P, So W, Liu H 2003 Appl. Phys. Lett. 83 311

    [3]

    Kong H S, Ibbetson J, Edmond J 2014 Phys. Status Solidi C 11 621

    [4]

    Okuno K, Oshio T, Shibata N, Honda Y, Yamaguchi M, Amano H 2014 Phys. Status Solidi C 11 722

    [5]

    Liu J L, Feng F F, Zhou Y H, Zhang J L, Jiang F Y 2011 Appl. Phys. Lett. 99 111112

    [6]

    Zhu D D, McAleese C, Häberlen M, Salcianu C, Thrush T, Kappers M, Phillips A, Lane P, Kane M, Wallis D, Martin T, Astles M, Hylton N, Dawson P, Humphreys C 2011 J. Appl. Phys. 109 014502

    [7]

    Tripathy S, Lin V K S, Teo S L, Dadgar A, Diez A, Bläsing J, Krost A 2007 Appl. Phys. Lett. 91 231109

    [8]

    Wang T W, Chen N C, Lien W C, Wu M C, Shih C F 2008 Appl. Phys. Lett. 104 063104

    [9]

    Tanaka S, Kawaguchi Y, Sawaki N, Hibino M, Hiramatsu K 2000 Appl. Phys. Lett. 76 2701

    [10]

    Kim M H, Bang Y C, Park N M, Choi C J, Seong T Y, Park S J 2011 Appl. Phys. Lett. 78 2858

    [11]

    Jain S C, Willander M, Narayan J, Overstraeten R V 2000 J. Appl. Phys. 87 965

    [12]

    Jiang Y, Jia H Q, Wang W X, Wang L, Chen H 2011 Energy Environ. Sci. 4 2625

    [13]

    Jia H Q, Guo L W, Wang W X, Chen H 2009 Adv. Mater. 21 4641

    [14]

    Mo C L, Fang W Q, Pu Y, Liu H C, Jiang F Y 2005 J. Cryst. Growth 285 312

    [15]

    Xiong C B, Jiang F Y, Fang W Q, Wang L, Mo C L 2008 Acta Phys. Sin. 57 3176(in Chinese) [熊传兵, 江风益, 方文卿, 王立, 莫春兰 2008 物理学报 57 3176]

    [16]

    Kadir A, Huang C C, Lee K E K, Fitzgerald E A, Chua S J 2014 Appl. Phys. Lett. 105 232113

    [17]

    Shen X Q, Takahashi T, Rong X, Chen G, Wang X Q, Shen B, Matsuhata H, Ide T, Shimizu M 2013 Appl. Phys. Lett. 103 231908

    [18]

    Turnbull D A, Li X, Gu S Q, Reuter E E, Coleman J J, Bishop S G 1996 J. Appl. Phys. 80 4609

    [19]

    Godlewski M, Bergman J P, Monemar B, Rossner U, Barski A 1996 Appl. Phys. Lett. 69 2089

    [20]

    Xiong C B, Jiang F Y, Wang L, Fang W Q, Mo C L 2008 Acta Phys. Sin. 57 7864 (in Chinese) [熊传兵, 江风益, 王立, 方文卿, 莫春兰 2008 物理学报 57 7864]

    [21]

    Chen D Y, Wang L, Xiong C B, Zheng C D, Mo C L, Jiang F Y 2013 Chin. Phys. Lett. 30 098101

    [22]

    Wu X M, Liu J L, Quan Z J, Xiong C B, Zheng C D, Zhang J L, Mao Q H, Jiang F Y 2014 Appl. Phys. Lett. 104 221101

    [23]

    Luo Y, Guo W P, Shao J P, Hu H, Han Y J, Xue S, Wang L, Sun C Z, Hao Z B 2004 Acta Phys. Sin. 53 2720(in Chinese) [罗毅, 郭文平, 邵嘉平, 胡卉, 韩彦军, 薛松, 汪莱, 孙长征, 郝智彪 2004 物理学报 53 2720]

  • [1] 刘乃鑫, 王怀兵, 刘建平, 牛南辉, 韩 军, 沈光地. p型氮化镓的低温生长及发光二极管器件的研究. 物理学报, 2006, 55(3): 1424-1429. doi: 10.7498/aps.55.1424
    [2] 汪莱, 韩彦军, 罗毅, 邓和清, 丘建生, 张洁, 李水清. 氮化镓基发光二极管结构中粗化 p型氮化镓层的新型生长方法. 物理学报, 2011, 60(9): 098107. doi: 10.7498/aps.60.098107
    [3] 李炳乾, 郑同场, 夏正浩. GaN基蓝光发光二极管正向电压温度特性研究. 物理学报, 2009, 58(10): 7189-7193. doi: 10.7498/aps.58.7189
    [4] 沈光地, 张剑铭, 邹德恕, 徐 晨, 顾晓玲. 大功率GaN基发光二极管的电流扩展效应及电极结构优化研究. 物理学报, 2008, 57(1): 472-476. doi: 10.7498/aps.57.472
    [5] 王光绪, 陶喜霞, 封飞飞, 熊传兵, 刘军林, 张萌, 江风益. 牺牲Ni退火对硅衬底GaN基发光二极管p型接触影响的研究. 物理学报, 2011, 60(7): 078503. doi: 10.7498/aps.60.078503
    [6] 毛清华, 刘军林, 全知觉, 吴小明, 张萌, 江风益. p型层结构与掺杂对GaInN发光二极管正向电压温度特性的影响. 物理学报, 2015, 64(10): 107801. doi: 10.7498/aps.64.107801
    [7] 封波, 邓彪, 刘乐功, 李增成, 冯美鑫, 赵汉民, 孙钱. 等离子体表面处理对硅衬底GaN基蓝光发光二极管内置n型欧姆接触的影响. 物理学报, 2017, 66(4): 047801. doi: 10.7498/aps.66.047801
    [8] 时强, 李路平, 张勇辉, 张紫辉, 毕文刚. GaN/InxGa1-xN型最后一个量子势垒对发光二极管内量子效率的影响. 物理学报, 2017, 66(15): 158501. doi: 10.7498/aps.66.158501
    [9] 黄斌斌, 熊传兵, 汤英文, 张超宇, 黄基锋, 王光绪, 刘军林, 江风益. 硅衬底氮化镓基LED薄膜转移至柔性黏结层基板后其应力及发光性能变化的研究. 物理学报, 2015, 64(17): 177804. doi: 10.7498/aps.64.177804
    [10] 高晖, 孔凡敏, 李康, 陈新莲, 丁庆安, 孙静. 双层光子晶体氮化镓蓝光发光二极管结构优化的研究. 物理学报, 2012, 61(12): 127807. doi: 10.7498/aps.61.127807
    [11] 唐红霞, 吕树臣. 发光二极管用红色荧光粉SrMoO4:Eu3+的制备和发射性质. 物理学报, 2011, 60(3): 037805. doi: 10.7498/aps.60.037805
    [12] 胡 瑾, 杜 磊, 周 江, 庄奕琪, 包军林. 发光二极管可靠性的噪声表征. 物理学报, 2006, 55(3): 1384-1389. doi: 10.7498/aps.55.1384
    [13] 陈伟超, 唐慧丽, 罗平, 麻尉蔚, 徐晓东, 钱小波, 姜大朋, 吴锋, 王静雅, 徐军. GaN基发光二极管衬底材料的研究进展. 物理学报, 2014, 63(6): 068103. doi: 10.7498/aps.63.068103
    [14] 瞿子涵, 储泽马, 张兴旺, 游经碧. 高效绿光钙钛矿发光二极管研究进展. 物理学报, 2019, 68(15): 158504. doi: 10.7498/aps.68.20190647
    [15] 王党会, 许天旱. 蓝紫光发光二极管中的低频产生-复合噪声行为研究. 物理学报, 2019, 68(12): 128104. doi: 10.7498/aps.68.20190189
    [16] 朱丽虹, 蔡加法, 李晓莹, 邓彪, 刘宝林. In组分渐变提高InGaN/GaN多量子阱发光二极管发光性能. 物理学报, 2010, 59(7): 4996-5001. doi: 10.7498/aps.59.4996
    [17] 王党会, 许天旱, 王荣, 雒设计, 姚婷珍. InGaN/GaN多量子阱结构发光二极管发光机理转变的低频电流噪声表征. 物理学报, 2015, 64(5): 050701. doi: 10.7498/aps.64.050701
    [18] 张剑铭, 邹德恕, 徐 晨, 顾晓玲, 沈光地. 电极结构优化对大功率GaN基发光二极管性能的影响. 物理学报, 2007, 56(10): 6003-6007. doi: 10.7498/aps.56.6003
    [19] 徐文兰, 李为军, 张波, 陆卫. InGaN/GaN多量子阱蓝色发光二极管的实验与模拟分析. 物理学报, 2009, 58(5): 3421-3426. doi: 10.7498/aps.58.3421
    [20] 薛正群, 张保平, 陈朝, 黄生荣. 激光诱导p-GaN掺杂对发光二极管性能改善的分析. 物理学报, 2010, 59(2): 1268-1274. doi: 10.7498/aps.59.1268
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-02-10
  • 修回日期:  2015-05-18
  • 刊出日期:  2015-09-20

图形硅衬底GaN基发光二极管薄膜去除衬底及AlN缓冲层后单个图形内微区发光及 应力变化的研究

  • 1. 南昌大学, 国家硅基LED工程技术研究中心, 南昌 330047;
  • 2. 闽南师范大学LED光源与照明研究中心, 漳州 363000
  • 通信作者: 熊传兵, chuanbingxiong@126.com
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 51072076, 11364034, 61334001, 21406076, 61040060)、国家高技术研究发展计划(批准号: 2011AA03A101, 2012AA041002)和国家科技支撑计划(批准号: 2011BAE32B01)资助的课题.

摘要: 研究了图形硅衬底上外延生长的氮化镓(GaN)基发光二极管(LED)薄膜、去除硅衬底后的无损自由状态LED薄膜以及去除氮化铝(AlN)缓冲层后的自由状态LED薄膜单个图形内的微区光致发光(PL)性能, 用荧光显微镜与扫描电镜观测了去除AlN缓冲层前后LED薄膜断面弯曲状况的变化. 研究结果表明: 1)去除硅衬底后, 自由支撑的LED薄膜朝衬底方向呈柱面弯曲状态, 且相邻图形的柱面弯曲方向不一致, 当进一步去除AlN缓冲层后薄膜会由弯曲变为平整; 2)LED薄膜在去除硅衬底前后同一图形内不同位置的PL谱具有显著差异, 而当去除AlN缓冲层后不同位置的PL谱会基本趋于一致; LED薄膜每一位置的PL 谱在去除硅衬底后均出现明显红移, 进一步去除AlN缓冲层后PL谱出现程度不一的微小蓝移; 3)自由支撑的LED薄膜去除AlN缓冲层后, PL光强随激光激发密度变化的线性关系增强, 光衰减得到改善.

English Abstract

参考文献 (23)

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