電極形狀對GaN基發(fā)光二極管芯片性能的影響

1、 4994 物 理 學(xué) 報 59 卷 下降幅度為普通指形電極 17. 63% 的 16. 22% ， 該下 降幅度是所有電極 形 狀 中 最 小 的， 其出光效率和轉(zhuǎn) 化效率也是所有 電 極 形 狀 中 最 高 的， 在 0. 3 A 的 工 其 出 光 效 率 11. 31% 比 前 面 最 好 的 旋 轉(zhuǎn) 作電 流 下， 電極的 11. 14% 提高了 1. 5% ；而轉(zhuǎn)化效率 4. 07% 比 3. 68% 提高了 9. 6% ； 相 對 于 普 通 指 形 電 極 提 高 幅 度是 最 大 的， 其 出 光 效 率 11. 31% 比 后 者 8. 45% 提 轉(zhuǎn) 化 效 率 4. 0

2、7% 比 后 者 2. 57% 提 高 高了 33. 85% ， 了 58. 37% . 通過電極優(yōu)化， 芯片的轉(zhuǎn)化效率得到了 提高， 在工作電流為 0. 3 A 時， 芯片的轉(zhuǎn)換效率從普 通 電 極 到 樹 形 電 極 其 轉(zhuǎn) 化 效 率 從 2. 57% 提 高 了 4. 07% ， 提 高 的 幅 度 非 常 明 顯， 達 到 了 58. 37% . 各 電極形 狀 從 0. 06 A 到 0. 3 A 的 轉(zhuǎn) 化 效 率 在 不 斷 降 低， 各自 的 降 低 幅 度 如 圖 6 （ b ） 所 示， 分別對應(yīng)于 17. 63% ， 8. 33% ， 9. 30% ， 8. 46% ，

3、 5. 74% ， 2. 86% ， 優(yōu)化后電極的降低 幅 度 得 到 了 大 大 減 小， 樹形電極 的只有普通指形電極的 16. 22% . 對不同電極的 自 發(fā) 輻 射 強 度 進 行 了 計 算， 經(jīng)過 優(yōu)化后的電極可以 在 大 電 流 條 件 下 工 作， 自發(fā)輻射 仍然維持在其主峰 位 置， 而不會發(fā)生移向低峰的叉 而且 在 一 定 程 度 上 可 以 提 高 其 自 發(fā) 輻 射 的 強 峰， 度 . 對優(yōu)化的電極已申請了專利 9 11 . 4. 結(jié) 論 綜上 所 述， 在 優(yōu) 化 不 同 形 狀 的 電 極 中， 新型電 極中樹形 電 極 和 旋 轉(zhuǎn) 形 電 極 這 兩 種 電

4、極 的 總 體 光 電性能比 較 優(yōu) 越， 是 所 有 電 極 形 狀 中 最 好 的 兩 種. 而 h 形指形電極的 性 能 和 中 心 環(huán) 繞 電 極 也 比 較 好， 對稱型指形 電 極 又 差 一 點 . 通 過 模 擬 分 析 表 明， 電 極優(yōu)化可以提高芯 片 的 光 電 性 能， 比常用的對角電 極有較大的提高 . 由 于 有 很 多 因 素 可 能 影 響 芯 片 的 光電性能， 這里給出 的 定 性 結(jié) 論 是 優(yōu) 化 后 電 極 的 光 電特性比以前的電極都有較大的提高 . 1 2 Guo X ，Schubert E F 2001 Appl. Phys. Lett. 90

5、4191 Kim H ，Cho J ，Lee J K ，Yoon S ，Kim H ，Sone C ，Park Y ， Seong T Y 2007 IEEE J. Quantum Electron. 43 625 8 理學(xué)報 57 5881 Lin Y M ，Zhang J B ，Zeng X H 2009 Chin. J. Lumin. 30 201 （ in Chinese） 林 岳 明 、 張 俊 兵、 曾 祥 華 2009 發(fā) 光 學(xué) 報 30 201 9 Zeng X H ，Zhang J B 2008 ZL 200820039405 . 6 20090701 （ in Chine

6、se ） 曾祥華 、 2009張俊兵 2008 ZL 200820039405. 6 0701 10 Zeng X H ，Zhang J B 2008 ZL 200820039406. 0 20090617 （ in Chinese ） 曾祥華 、 2009張俊兵 2008 ZL 200820039406. 0 0617 11 Zeng X H ，Zhang J B 2008 ZL 200820039407. 5 20090729 （ in Chinese ） 曾 祥 兵 、 2009張 俊 兵 2008ZL 200820039407. 5 0729 3 Jeon S R ，Song Y H

7、，Jang H J ，Yang G M 2001 Appl. Phys. Lett. 78 3265 4 Kim H ，Cho J ，Lee J W ，Yoon S ，Kim H ，Sone C ，Park Y 2007 Appl. Phys. Lett. 90 161110 5 Bulashevich K A ，Evstratov I Y ，Mymrin V F ，Karpov S Y 2007 Phys. Stat. Solidi （ c ） 45 -48 1 6 Horng R H ，Chiang C C ，Hsiao H Y ，Zheng X ，Wu D S ，Lin H I 2007

8、 Appl. Phys. Lett. 93 111907 7 Zhang J B ，Lin Y M ，Lin B ，Zeng X H 2008 Acta Phys. Sin. 57 5881 （ in Chinese ） 張俊兵 、 林岳明 、 柏 林、 曾祥華 2008 物 7期 宋雪云等： 電極形狀對 GaN 基發(fā)光二極管芯片性能的影響 4995 Effects of electrode shape on the properties of * GaNbased lightemitting diode Song Xue-Yun 1）2） Zhang Jun-Bing 1） Zeng Xia

9、ng-Hua 1） Dong Ya-Juan 1） 1 ） （ College of Physics Science and Technology ，Yangzhou University ，Yangzhou 225002 ，China ） 225009 ，China ） 2 ） （ Jiangsu Research Center of Engineering and Technology for New Photosorce Solid-state Lighting ，Yangzhou （ Received 14 September 2009 ； revised manuscript rec

10、eived 17 November 2009 ） Abstract Using Crosslight APSYS software ，we study the effect of the electrode shapes on the electrical and optical properties for the chip structures of p-GaN ，InGaN / InGaN multiple quantum well ，n-GaN and sapphire. Six kinds of optimized electrodes are presented. By optim

11、zing the electrode shape ，the current density distribution are more uniform ，and the current crowding effects are reduced. And for the chips with optimized electrodes their electrical and optical properties are improved ，and the light emission efficiencies and transferring efficiencies have been also improved. Keywords ： GaN based light-emitting diode ，electrode shape ，current crowding effects ，photoelectric property PACC ： 7