跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(216.73.216.23) 您好!臺灣時間:2025/10/25 19:49
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:林佳樺
研究生(外文):Jia-Hua Lin
論文名稱:高電壓氮化鎵發光二極體之研究
論文名稱(外文):Study on High-Voltage GaN Light Emitting Diodes
指導教授:洪瑞華
口試委員:武東星劉恆
口試日期:2011-07-27
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:精密工程學系所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:57
中文關鍵詞:射剝離射剝離射剝離射剝離射剝離射剝離射剝離射剝離射剝離
外文關鍵詞:GaNLEDLaser lift-offthin filmrougheninghigh-voltagehigh efficiency
相關次數:
  • 被引用被引用:0
  • 點閱點閱:209
  • 評分評分:
  • 下載下載:0
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:3
本論文針對p型氮化鎵層(p-GaN)朝上、雙面粗化、具高反射鏡面矽基板之高電壓GaN 發光二極體(LED)進行研究。該元件主要是利用基板轉移技術,配合雷射剝離技術、乾/溼蝕刻技術、雙面粗化(u-GaN, p-GaN)、高反射鏡面與高熱傳導基板,將其應用於藍光LED。其中p-GaN在磊晶時,利用低溫成長方式產生的六角孔洞為粗化結構;以雷射剝離將sapphire基板移除之後,以氫氧化鈉溶液將u-GaN蝕刻成六角錐狀,再將磊晶膜轉換至結合高反射鏡面之矽基板完成元件之單顆LED,再經過製程將64顆LED進行元件內部八串八並金屬連線,得到高電壓GaN LED。
  本論文討論四種型式之高電壓LED如下:p-GaN單面粗化、具藍寶石基板之LED (single side roughening-bare die, SR-B);p-GaN及u-GaN雙面粗化與具矽基板之LED(double side roughening-bare die, DR-B);將SR-B加以封裝之LED(single side roughening-packaged, SR-P)及將DR-B加以封裝之LED(double side roughening-packaged, DR-P)。在電特性方面,元件於基板的轉移過程並未使電壓產生變化,於80mA電流注入前述四種高電壓LED元件,其工作電壓分別為23.521、23.332、23.521、23.332 V。在光特性方面,當80 mA操作電流注入SR-B、DR-B、SR-P及DR-P之電光轉換效率分別為30.311 、38.500 、37.661、47.855 %;在光取出率部分,以80 mA注入SR-B、DR-B、SR-P及DR-P時,元件中單顆LED之光取出率分別為47.223、59.498、58.673、73.956 %;經由表面溫度量測,SR-B、DR-B等高電壓LED在80 mA電流注入下,其結果分別為53.1 oC 及43.7 oC。研究結果顯示,經晶圓黏貼製程後之薄膜型高電壓LED其光及熱特性均有所改善。


P-GaN side up high-voltage GaN LEDs with high reflection on silicon substrate and both p-GaN and undoped-GaN roughening layers have been investigated. The devices are subsequently fabricated with wafer-bond, laser lift-off, chemical dry/wet etching and double-side roughening techniques to transfer epilayer to silicon substrate with mirror. The roughness on p-GaN surface was fabricated via low temperature growth, and rough surface of u-GaN was made by wet-etching. Then we connected 64 cells by 8×8 chips to get high-voltage LEDs.
The forward voltage of LEDs with single side roughening-bare die(SR-B), SR-B), with double side roughening-bare die(DR-B), with single side roughening-packaged(SR-P) and with double side roughening-packaged(DR-P) was 23.521, 23.332, 23.521 and 23.332 V at 80 mA, it implied no destroy occurred on electric properties during processes. The wall plug efficiency of SR-B, DR-B, SR-P and DR-P at 80 mA current injection was 30.311, 38.500, 37.661 and 47.855 %, and light extraction efficiency of SR-B, DR-B, SR-P and DR-P cell was 47.223, 59.498, 58.673 and 73.956 % respectively. Moreover, SR-B and DR-B at 80 mA injection, the highest surface temperature was 53.1 and 43.7 oC. The optical and thermal characteristics of thin film high-voltage LEDs had been obviously improved via wafer bonding process.


誌謝 I
摘要 II
Abstract III
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 LED之歷史及發展 1
1-3 研究背景與動機 4
1-4 論文架構 5
第二章 LED原理及文獻回顧 6
2-1 LED之發光機制 6
2-2 光度計量與單位 9
2-3 熱效應對LED之影響 11
2-4 雷射剝離技術(LLO) 12
第三章 元件製作及儀器介紹 14
3-1 前言 14
3-2 元件製作 14
3-2-1 GaN試片之磊晶結構 14
3-2-2 試片清洗 15
3-2-3透明導電層之製作 15
3-2-4平台(Mesa)蝕刻 16
3-2-5電極(Pad)製作 16
3-2-6晶圓黏貼技術(Wafer Bonding) 16
3-2-7絕緣保護層(Passivation)製作 17
3-2-8金屬連線(Interconnection) 18
3-3 元件切割、打線與封裝 19
3-4 量測儀器介紹 19
3-4-1 光電特性量測 19
3-4-2 原子力顯微鏡(AFM) 19
3-4-3 積分球 20
3-4-4 紅外線熱像分析儀(IR) 20
第四章 實驗結果與討論 22
4-1 前言 22
4-2 透明導電層熱處理溫度 22
4-3 金屬鏡面之影響 22
4-4 雷射剝離(LLO)GaN表面之特性 23
4-5 未摻雜GaN(u-GaN)磊晶層表面粗化 23
4-6 元件特性 24
4-6-1 元件形貌 24
4-6-2 電流-電壓特性 25
4-6-3 光輸出功率、電光轉換效率與光取出率 25
4-6-4 表面溫度之量測 26
4-6-5 光場圖形分析 27
4-6-6 間距對光輸出功率之影響 27
4-6-7 壽命測試 27
第五章 結論與未來展望 29
參考文獻 31



[1]T. C. Wen, S. J. Chang, L. W. Wu, Y. K. Su, W. C. Lai, C.H. Kuo, C. H. Chen, J. K. Sheu, and J. F. Chen, Electron Devices, IEEE Transactions 49,1093 (2002).
[2]D. B. Eason, W. C. Hughes, J. Ren, M. Riegner, Z. Yu, J. W. Cook, J.F. Schetzina, G. Cantwell, and W. C. Harsch, Electron. Lett. 30,1178 (1994).
[3]G. E. Stillman, V. M. Robbins, and N. Tabatabaie, Electron Devices, IEEE Transactions 31, 1643 (1984).
[4]H. Sugawara, and M. Ishikawa, and G. Hatakoshi, App. Phys. Lett.58, 1010 (1991).
[5]H. Sugawara, and M. Ishikawa, and G. Hatakoshi, App. Phys. Lett.61, 1752 (1992).
[6]D. A. Vanderwater, I. H. Tan, G. E. Hofler, D. C. DeFevere, and F. A. Kish, IEEE. 85, 1752 (1997).
[7]S. Nakamura, M. Senoh, N. Iwasa, S. Nagahama, T. Yamada, and T. Mukai, Jpn. J. Appl. Phys. 34, L1332 (1995).
[8]F. A. Kish, F. M. Steranka, D. C. DeFevere, D. A. Vanderwater, K. G. Park, C. P. Kuo, T. D. Osentowski, M. J. Peanasky, J. G. Yu, R. M. Fletcher, D. A. Steigerwald, and M. G. Craford, Appl. Phys. Lett. 64, 2839 (1994).
[9]F. A. Kish, D. A. Vanderwater, D. C. DeFevere, D. A. Steigerwald, G. E. Hofler, K. G. Park, and F. M. Steranka, Electron. Lett. 32, 132 (1996).
[10]J. I. Pankove, and P. E. Norris, Radio Corporation of America(RCA) Review. 33, 377 (1972).
[11]S. Yoshida, S. Misawa, and S. Gonda, Journal of Vacuum Science & Technology B. 1, 250 (1982).
[12]M. Hao, T. Sugahara, H. Sato, Y. Morishima, Y. Naoi, L. T. Romano, and S. Sakai, Jpn. J. Appl. Phys. 37, L291 (1998).
[13]Zukauskas, M. S. Shur, and R. Gaska, Introduction to Solid-State Lighting. New York: Wiley and Sons (2002).
[14]S. Nakamura and S. F. Chichibu, Introduction to Nitride Semiconductor Blue Laser Diode and Light Emitter Diodes. London: Taylor and Francis (2000).
[15]S. Nakamura and G. Fasol, The Blue Laser Diode: GaN Based Light Emitters and Lasers. Berlin: Springer (2000).
[16]Ray-Hua. Horng, Xinhe. Zheng, Chuang-Yu. Hsien and Dong-Sing. Wuu, Appl. Phys.Lett., 93, 021125 (2008).
[17]史光國,“半導體LED及固態照明”, 全華科技圖書股份有限公司出版,台北,台灣, 2-52 (2005).
[18]E.Hecht,“Optics”4th, 117, 2002.
[19]郭浩中等,“LED原理與應用”, 五南圖書股份有限公司出版,台北,台灣, 230-235(2009).
[20]Y. Xi and E. F. Schubert, Appl. Phys. Lett. 85, 2163 (2004).
[21]Y. Xi, J. Q. Xi, Th. Gessmann, J. M. Shah, J. K. Kim, E. F. Schubert, A. J. Fischer, M. H. Crawford, K. H. A. Bogart, and A. A. Allerman, Appl. Phys. Lett. 86, 031907 (2005).
[22]S. M. Pan, R. C. Tu, Y. M. Fan, R. C. Yeh, and J. T. Hsu, IEEE. 15, 646 (2003).
[23]謝創宇, 具雙面粗化及高反射鏡面基板之高效率GaNLED之研製, 中興大學精密工程研究所碩士學位論文 (2008).
[24]吳俊儀, 週期性表面粗化GaNLED之研製, 中興大學精密工程研究所碩士學位論文 (2008).
[25]廖子維, 不同粗化形貌對氮化銦鎵LED取光效率及接面溫度特性影響之研究, 中興大學精密工程研究所碩士學位論文 (2009).
[26]盧怡安, 具掩埋式LED之研究, 中興大學精密工程所碩士學位論文(2010).
[27]S. Todoroki, M. Sawai, and K. Aiki, J. Appl. Phys. 58, 1124 (1985).
[28]C. H. Liu, R. W. Chuang, S. J. Chang, Y. K. Su, L. W. Wu, C. C. Lin, Mater. Sci. & Eng. B, 112, 10 (2004).
[29]J. K. Sheu, Y. K. Su, G. C. Chi, W. C. Chen, C. Y. Chen, C. N. Huang, J. M. Hong, Y. C. Yu, C. W. Wang, and E. K. Lin, J. Appl. Phys. 83, 3172 (1998).
[30]J. K. Ho, C. S. Jong, C. C. Chiu, C. N. Huang, C. Y. Chen, and K. K. Shih, Appl. Phys. Lett. 74, 1275 (1999).
[31]J. K. Ho, C. S. Jong, C. C. Chiu, C. N. Huang, K. K. Shih, L. C. Chen, F. R. Chen, and J. J. Kai, J. Appl. Phys. 86, 4491 (1999).
[32]S. R. Jeon, Y. Ho. Song, H. J. Jang, and G. M. Yang, Appl. Phys. Lett. 78, 3265 (2001).
[33]T. Margalith, O. Buchinsky, D. A. Cohen, A. C. Abare, M. Hansen, S. P.DenBaars, and L. A. Coldren, Appl. Phys. Lett. 74, 3930 (1999).
[34]R. H. Horng, D. S. Wuu, Y. C. Lien, and W. H. Lan, Appl. Phys. Lett. 79, 2925 (2001).
[35]C. S. Chang, S. J. Chang, Y. K. Su, C. H. Kuo, W. C. Lai, Y. C. Lin, Y. P. Hsu, S. C. Shei, J. M. Tsai, H. M. Lo, J. C. Ke, J. K. Sheu, IEEE. 50, 2208 (2003).
[36]R. H. Horng, D. S. Wuu, S. C. Wei, C. Y. Tseng, M. F. Huang, K. H. Chang, P. H. Liu, and K. C. Lin, Jpn. J. Appl. Phys. 39, 2357 (2000).
[37]Ray-Hua Horng, Xinhe Zheng, Chuang-Yu Hsieh, and Dong-Sing Wuu, Appl. Phys.Lett. 93, 021125 (2008).
[38]Z. Li, X. Hu, K. Chen, R. Nie, X. Luo, X. Zhang, T. Yu, B. Zhang, S. Chen, Z. Yang, Z. Chen and G. Zhang, Micron, 36, 281 (2005).


QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
1. 柯華葳(1994)。從心理學的觀點談兒童閱讀能力的培養。華文世界,74,63-67。
2. 胡永崇(2008)。閱讀理解的教學評量方式。屏師特殊教育,16,1-7。
3. 楊坤原、張賴妙理(2004)。發展與應用二段式診斷工具來偵測國中一年級學生之遺傳學另有概念。科學教育學刊,12,107-131。
4. 楊文金(2007)。學生對「類屬-組成」論述的語意理解-以「血液」文本為例。科學教育學刊,15,192-214。
5. 洪蘭(2004)。閱讀決定思想。教師天地,129,4-7。
6. 蘇宜芬(2004)。閱讀理解的影響因素及其在教學上的意義。教師天地,129,
7. 洪月女、靳知勤(2008)。科學寫作理論與教學之探討。課程與教學季刊,11 (2),173-192。
8. 洪敏怡、黃萬居、彭彥璟(2008)。閱讀科學讀物對國小五年級學童批判思考能力與問題解決能力的影響。科學教育研究與發展季刊,51,1-33。
9. 林淑梤、劉聖忠、黃茂在、陳素芬、張文華(2008)。運用科學史傳達科學本質之教學實務探討--以簡單機械單元為例。科學教育月刊,315,2-18。
10. 王梅軒、黃瑞珍(2005)。國小課程本位閱讀測量方法之信度與效度研究。特殊教育研究學刊,29,73-94 。
11. 丁信中、洪振方、楊芳瑩(2001)。科學理論形成與精煉的過程對科學學習的意涵。科學教育月刊,240,2-13。
12. 詹文宏(2002)。閱讀教學—交互教學法的應用。教師之友月刊,43,37。
13. 賴慶三(2006)。國小職前教師科學閱讀教學模組發展之研究。國民教育,46,3-8。
14. 楊坤原、鄭湧涇(1997)。高一學生遺傳學解題表現與解題策略之研究。科學教育學刊,5,529-555。
15. 葉佳承、楊文金、廖斌吟、賴廷倫、林芯聿(2009)。光合作用文本對學生概念學習的影響。科學教育學刊,17 (4),343-365。