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第1章 绪论1

1.1 LED发展历史1

1.2 LED国内外研究现状4

1.2.1 LED外延生长技术与衬底材料4

1.2.2 LED芯片结构研究现状16

1.2.3 LED芯片光提取效率研究现状21

参考文献35

第2章 LED基本原理46

2.1 LED工作原理46

2.2 辐射复合与非辐射复合48

2.3 内量子效率与外量子效率49

2.3.1 内量子效率49

2.3.2 光提取效率53

2.3.3 外量子效率55

2.4 LED的特性参数56

2.4.1 LED的光学参数56

2.4.2 LED的色度学参数59

2.4.3 LED的电学参数63

2.4.4 LED的热学参数66

2.5 欧姆接触电极66

2.5.1 欧姆接触简介66

2.5.2 欧姆接触原理67

2.5.3 欧姆接触的测量69

2.5.4 金属与p-AlGaN和p-GaN接触特性72

2.6 极化电场与量子限制斯塔克效应80

2.6.1 InN、GaN和AIN的晶体结构和极性80

2.6.2 自发极化与压电极化82

2.6.3 量子限制斯塔克效应87

参考文献89

第3章 LED外延结构设计与材料生长94

3.1 Ⅲ族氮化物晶体结构94

3.2 GaN外延测试分析与表征手段97

3.2.1 原子力显微镜97

3.2.2 扫描电子显微镜98

3.2.3 透射电子显微镜98

3.2.4 光致发光99

3.2.5 电致发光99

3.2.6 阴极荧光100

3.2.7 霍尔测试101

3.2.8 拉曼散射101

3.2.9 高分辨X射线衍射102

3.3 GaN基LED外延生长104

3.3.1 薄膜生长模式104

3.3.2 MOCVD两步法生长GaN105

3.3.3 GaN基蓝光LED106

3.3.4 GaN基绿光LED113

3.3.5 GaN基紫外LED142

参考文献166

第4章 LED芯片制造工艺179

4.1 光刻工艺179

4.1.1 LED外延片清洗179

4.1.2 涂胶180

4.1.3 软烘180

4.1.4 曝光和显影180

4.2 刻蚀工艺181

4.2.1 蓝宝石衬底的刻蚀181

4.2.2 ITO材料的刻蚀185

4.2.3 SiO2材料的沉积与刻蚀188

4.2.4 GaN材料的刻蚀190

4.2.5 ICP工艺参数对GaN刻蚀影响195

4.3 薄膜淀积与退火工艺215

4.4 蓝宝石衬底背减薄和抛光工艺218

4.4.1 工艺流程219

4.4.2 工艺优化220

4.5 蓝宝石衬底剥离技术222

4.5.1 激光剥离技术222

4.5.2 化学剥离技术223

4.5.3 机械剥离技术225

4.5.4 复合剥离技术226

4.6 工艺集成227

参考文献232

第5章 LED芯片电流扩展特性238

5.1 电流聚集效应238

5.1.1 电流扩展路径238

5.1.2 电流扩展模型240

5.1.3 电流聚集效应对LED芯片光提取效率的影响243

5.2 电－热耦合仿真模型248

5.2.1 LED芯片有源区一维特性248

5.2.2 LED芯片三维电流扩展特性250

5.2.3 LED芯片中热的产生和传递251

5.3 电流扩展仿真分析253

5.3.1 SlimuLED软件介绍253

5.3.2 蓝光LED芯片电流扩展仿真253

5.3.3 紫外LED芯片电流扩展仿真258

参考文献266

第6章 高效率水平结构LED芯片269

6.1 蓝宝石图形衬底技术269

6.2 侧壁空气间隙结构271

6.3 侧壁波浪状微结构275

6.4 图形化ITO276

6.5 电流阻挡层287

6.6 图形化电流阻挡层294

6.7 低光损失电极结构298

6.8 金属线网格透明导电电极301

6.9 底部反射镜306

参考文献313

第7章 倒装结构LED芯片319

7.1 倒装LED芯片电极结构优化设计319

7.1.1 倒装LED芯片电极结构319

7.1.2 倒装LED芯片电流扩展仿真320

7.2 高反射率低阻p型欧姆接触电极323

7.2.1 Ni/Ag323

7.2.2 ITO/DBR328

7.2.3 Ni/Ag和ITO/DBR对比338

7.2.4 Ag/TiW和ITO/DBR对比342

参考文献348

第8章 高压LED芯片352

8.1 高压直流LED芯片353

8.1.1 高压直流LED工作原理353

8.1.2 LED单胞阵列布局方式优化设计353

8.1.3 LED单胞间光子耦合传播机制356

8.2 高压交流LED芯片359

8.2.1 高压交流LED工作原理359

8.2.2 惠斯通电桥结构高压交流LED芯片360

8.3 高压直流／交流LED芯片光电性能362

参考文献365

第9章 LED芯片失效机理与可靠性分析368

9.1 位错对LED芯片可靠性的影响368

9.2 结温对大功率LED芯片光衰的影响373

9.3 LED芯片正向／反向漏电流376

9.3.1 LED芯片漏电流简介376

9.3.2 LED芯片正向漏电流产生机理382

9.3.3 LED芯片反向漏电流产生机理385

9.3.4 反向漏电流与LED可靠性395

9.3.5 加速寿命试验396

9.4 p-GaN粗化与电极焊盘色差398

参考文献404

第10章 新型LED器件408

10.1 Micro-LED芯片408

10.2 纳米柱LED413

10.3 偏振光LED416

10.4 半极性／非极性LED421

参考文献423