北京欧波同光学技术有限公司

电子行业

SOLUTION CASE

发光二极管

    与基于灯丝(filament)的光源相比,发光二极管(LED)效率更高,响应更快,并且占用空间小得多。LED主要由半导体材料制成,这些半导体材料的电子态密度包括被称为带隙的禁带。当电子和空穴被激发并跨越带隙复合时,发射的光子(被观察为光)携带带隙的能量。1990年代蓝色LED的问世,以及随后III氮化物材料可调性的研究,为基于LED的照明和显示技术铺平了道路。

     


     

     

    LEDGaN通常以异质结构形式生长,具有许多In xGa1-xN量子阱(QWs)。它们在电磁频谱的可见光部分高效发光,而本征GaN)带隙能量3.4 eV(365 nm)处产生。可以通过增加有源区体积提高增益和光学限制因子重要的是,还能够调节其发射颜色(波长)。

    阴极发光(CL)技术是GaN LED工艺开发中一种快速且高度相关的检测手段。高能电子束可以有效地激发氮化物半导体(甚至是AlN)的宽带隙,并分别为在扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)中的CL测试,提供高达10 nm和1 nm的空间分辨率。能够直接可视化位错等非辐射缺陷的分布,并确定点缺陷的特征。此外,还可确定应变掺杂生长方向和载流子浓度的空间变化以及叠层的不同成分(例如,AlN,GaN,量子阱)。

    此外,可以使用角度分辨或波长-角度分辨模式来观察器件的发射模式。角度分辨CL模式的使用可以对光谱进行详细表征,因此这些模式为发光器件的表征提供了又一重要指标。

     

    实验简报:纳米阴极发光可实现更高效率的发光二极管设计(链接到:文章4单页PDF一篇TEMCL应用))

    应用说明阴极发光技术在μLED工艺检测,计量和失效分析的应用

    (链接到:翻译文章3

     

    LED结构的3D计量

    CL提供了用于研究半导体材料的高横向空间分辨率同时还可以深度方向上解析测量。使用选定的SEM加速电压来确定产生CL信号的表面深度,从而可以掩埋在块状材料进行分析。此外,它允许通过深度分辨CL光谱研究三维结构,可以对初级电子散射和载流子漂移/扩散的模拟进行比较。这种深度分辨测量可以得到

     全加工设备中位错与基面层错的深度横向分布

     不同组成的亚表层的厚度测量,包括多量子阱堆栈中单个量子阱的分析

     器件结构内特定界面处的点缺陷位置(轴向分辨率约为1 nm)

     

    失效分析

    一般照明应用和汽车灯经常使用白色和蓝色LED,它们的使用其实也渗透到包括工业环境在内的更多用途。在这环境中,LED器件受到诸如机械振动的极端环境、过高/过低的温度湿度以及化学物质的影响。人们越来越意识到,在这些条件下,LED芯片本身会导致模块故障非其外围元件。LED应用范围如此广泛,实验室测试程序无法复制实际应用中所有用例。因此,有必要使用能够在宏观微观尺度上观察LED结构表征物理结构和功能特性的分析技术。

     

    原文链接https://whatiscl.info/applications/semiconductors/device-characterization/light-emitting-diodes

    参考文献

    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

下一条:MicroLED阵列

相关产品