论文部分内容阅读
白光发光二极管(Light-Emitting Diode,LED)由于具有节能、高效率、低压、高可靠性、长寿命等一系列优点,已广泛应用于显示、指示和照明等领域,是一种“节能减排”的绿色新光源,有望取代目前在照明领域占统治地位的荧光灯和白炽灯。本文针对利用直接键合的方法制作垂直结构单芯片白光LED时,键合界面电压高的问题,提出了以氧化铟锡/环氧树脂(ITO/epoxy)复合材料作为介质材料,利用介质辅助键合的方法来制备垂直结构单芯片白光LED,并对ITO/epoxy复合材料的电学和光学性质进行了研究,同时根据色度学原理对多基色白光LED进行了配色计算,最后成功制备了基于介质辅助键合的垂直结构单芯片白光LED,并对器件进行了测试分析。本文的主要研究内容包括以下几个方面: (1) ITO/epoxy复合材料的电学和光学性质的研究 以ITO颗粒作为导电填料,以epoxy为基体,制备了导电高分子复合材料,并对不同ITO体积比下复合材料的电学和光学性质进行了研究,得到ITO颗粒粒径分别为1μm和3μm时,复合材料的渗流阈值分别为13.6%和29.9%,厚度为50μm时,渗流区域红光的透射率则分别可达到64.5%和44.4%左右。这预示了进一步减小ITO颗粒的粒径,则这种复合材料将可在光电子领域得到应用;同时,给出了不同ITO粒径和体积比的复合材料电阻率与温度的关系,并验证了复合材料在升降温的过程中电阻率的稳定性。 (2)多基色白光LED的配色研究 利用基色光混色的方法对三基色和四基色白光LED进行了配色研究。固定相关色温为5500K±20K的条件下,在可见光范围内将不同峰值波长、半宽的基色光进行混色,得到显色指数和光视效能与峰值波长和半宽的关系。其中,三、四基色白光LED的显色指数最高分别达到89和96.7,对应的光视效能分别为353lm/W和340lm/W。同时计算结果表明,增加基色光的数目后,提高了白光LED显色性及显色稳定性。 通过对功率配比进行调整,来提高三基色白光LED的温度稳定性。结果表明,当温度由300K上升到475K的过程中,按CRI达到最高值和色品坐标不漂移进行调整时,三基色白光LED的CRI分别维持在85和82以上。 (3)基于介质辅助键合的垂直结构单芯片白光LED的制备与测试 以ITO/epoxy复合材料作为介质材料,利用介质辅助键合的方法制备了垂直结构的单芯片白光LED,并对其进行了测试分析。从器件的测试结果可以看出,键合界面的压降仅为0.71V,远低于GaAs-GaN直接键合时的界面压降。这说明了利用介质辅助键合的方法来制备单芯片白光LED能有效的降低器件电压,更容易获得高的发光效率。