磷化鋁鎵銦高亮度發光二極體表面週期性結構對於外部量子效率提昇之設計、模擬、製作與量測
Date Issued
2005
Date
2005
Author(s)
黃建富
DOI
zh-TW
Abstract
近年來，高亮度發光二極體(High-Brightness Light Emitting Diodes)發展速度一日千里，已廣泛運用在通訊、交通、汽車、戶外看板以及顯示器背光源等，更由於其有體積小、耗電量低、使用壽命長、反應速度快、環保無污染等優點，期望未來能運用在照明上面，取代日光燈源與白織燈源。然而儘管磷化鋁鎵銦(AlGaInP)材料的磊晶技術可將內部量子效率(Internal Quantum Efficiency)幾乎達到100%，但是外部量子效率(External Quantum Efficiency)仍有許多改進的空間。原因在於光的取出受限於史涅耳定律(Snell’s Law)，以及光被基板材料所致。本論文的主要研究目的在於改變發光二極體晶片上的外型，藉由製作表面週期性結構，以提供光子不同的出光角度以及增加出光面積，藉以提昇發光效率。
我們首先針對二維表面週期性結構於磷化鎵窗口層(GaP Window layer)上的光取出行為作一模擬的預測，得知表面弧狀結構可以改善出光效率，接著運用半導體製程中，黃光顯影以及電感式耦合型電漿蝕刻(Inductive Coupling Plasma Etching)技術，成功製造不同圓形結構尺寸、間距與深度的表面週期性結構於發光二極體的窗口層上，並針對未封裝的軸上光與封裝後的光通量作量測，發現隨著週期性結構愈密，其表面散射出光機會增加，因此發光效率愈高，模擬預測與實驗結果相符；此外，由於窗口層上的週期性結構凹槽，讓其原本電流分佈均勻的功用受影響，當加工深度愈深，發光效率反而降低。最佳的發光效率發生在圓形結構尺寸為8μm，間距為4μm，深度為2μm的弧狀結構，其平均外部量子效率為4.79%，相較於未加工表面週期性結構的3.62%，平均提昇34.55%，在此取樣點中其最佳提昇47.23%，此時之外部量子效率為5.33%，發光效率為9.74lm/W(If=20mA)。
最後我們針對表面週期性結構設計一套結合晶片接合(Wafer-bonding)的製程，期望達到磷化鋁鎵銦高亮度發光二極體之發光極致。
Subjects
磷化鋁鎵銦
外部量子效率
表面週期性結構
AlGaInP
External Quantum Efficiency
Surface Periodic structure
Type
thesis
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Name
ntu-94-R92543008-1.pdf
Size
23.53 KB
Format
Adobe PDF
Checksum
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