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发光二极管(Light Emitting Diode, LEDs)自诞生以来,以其良好的发光特性,迅速成为半导体领域的研究热点。近几年,随着LED器件性能的不断提高,LED越来越广泛的应用于生产生活的各个方面,器件的可靠性成为至关重要的问题。由于LED是将电能直接转化为光能的电致发光器件,伴随发光而产生大量的热能是导致LED失效和光衰的主要原因所在。对于大功率LED,由于功率密度较高,其热特性和温度特性的研究尤为重要。本课题得到了国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目(课题编号:No 2009AA03A1A3,No2008AA03A192 )及国家科技重大专项项目(2008ZX10001-014),科技部技术创新基金项目(No:09C26221100138)资助。论文针对LED的热特性及温度可靠性展开了研究,着重研究了器件的低温特性对应用的影响及GaP电流扩展层厚度对器件寿命的影响。具体研究内容如下:1).利用正向压降法对1W红光、1W蓝光和1W白光LED进行了结温和热阻特性的研究。当电流由100mA升至1A时,器件结温与电流的变化基本呈线性关系,热阻变化不大,同时测量了电流变化过程中器件主要的光电参数,并详细分析了其变化趋势的内在机理及对应用的影响。2).对功率LED的高低温特性进行了研究,在低温条件下对LED的主要光参数进行了在线测量,给出了LED的各项性能参数曲线。在低温条件下,LED的相对光强要比在室温条件下高,但低温导致正向电压升高,波长发生蓝移,对于照明应用的白光LED显色指数也会下降3).以温度加速应力和电流加速应力分别对实验室研制的小功率AlGaInP红光LED进行了老化实验。在80℃,20mA的条件下,经过1000小时老化试验,芯片尺寸为300 m×300 m的器件光通量退化约1.09% ,芯片尺寸为200 m×200 m的器件光通量退化约为1.28%,外推这两种器件在25℃,20mA下寿命分别为76602小时和64694小时,在这里器件的失效判据为光通量衰减超过10%。并详尽阐述了LED的几种失效机理。4).对实验室研制的GaP为电流扩展层的红光LED进行了寿命可靠性研究,对生长不同GaP厚度的器件进行大电流加速寿命对比试验,在90mA电流下老化1800小时后,GaP层厚度为8 m的器件辐射功率退化9.1%~10.7%,GaP层厚度为12 m的器件辐射功率退化2.12%~3.4%。但是器件的寿命可靠性并不能随着电流扩展层的加厚而持续升高,当GaP层过厚时,外延薄膜质量变差,晶格失配率升高,对器件的寿命可靠性会带来负面影响。