白光leds和半導(dǎo)體物理學(xué)-在線瀏覽
2025-03-07 02:11本頁面
【正文】 吸收部分光 ,從而降低了芯片的出光效率 。為了克服上述缺點(diǎn) 開發(fā)了倒裝芯片結(jié)構(gòu) 倒裝芯片和低熱阻結(jié)構(gòu)示意圖 此結(jié)構(gòu)中 ,光從藍(lán)寶石襯底取出 ,不必從電流擴(kuò)散層取出 ,這樣不透光的擴(kuò)散層可以加厚 ,增加了 Flipchip的電流密度 ,同時(shí)這種結(jié)構(gòu)中 ,pn結(jié)的熱量可直接通過金屬禿點(diǎn)導(dǎo)給熱導(dǎo)系數(shù)高的硅襯底 ,散熱效果好 。因此這種結(jié)構(gòu)具有電、光、熱等方面的最優(yōu)的特性。 其定義為：在熱平衡的條件下 ,兩規(guī)定點(diǎn) (或區(qū)域 )溫度差與產(chǎn)生這兩點(diǎn)溫度差的熱耗散功率之比。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖： 大功率 LEDs芯片電極： 其電極上焊接的數(shù)個(gè) Bump(金球 )與 Si襯底上對(duì)應(yīng)的 Bump通過共晶焊接在一起 ,Si襯底通過粘結(jié)材料與器件內(nèi)部熱沉粘結(jié)在一起 ,為了增加取光效果 ,熱沉上制作有一個(gè)聚光杯 ,芯片安裝在杯的中央 ,熱沉選用高導(dǎo)熱系數(shù)的金屬材料 (Cu,Al等 ),穩(wěn)態(tài)時(shí) LEDs熱阻的等效連接如下圖： 系統(tǒng)熱阻： 襯底粘結(jié)材料對(duì)大功率 LEDs熱特性的影響 LED倒裝芯片被粘結(jié)在管座里 ,可以通過三種形式：導(dǎo)熱膠粘貼、導(dǎo)熱型銀漿粘貼和錫漿粘貼 (其中錫漿粘貼的熱導(dǎo)特性是三種方式中最優(yōu)的 )。 設(shè)倒裝芯片襯底的橫截面積為 A(m2) ,粘結(jié)材料的熱導(dǎo)系數(shù)為 λ（ W/mK，同時(shí)其厚度等于 20μm 時(shí)，RθAttach等于 （ K/W），即使其厚度為 100μm， RΘAttach也只等于（ K/W）； 當(dāng)選用熱沉粘接膠 Ablefilm 5020K， λ=K，同時(shí)其厚度等于 20μm時(shí)， RΘAttach等于 （ K/W），當(dāng)其厚度為 100μm時(shí)， RΘAttach等于 （ K/W）。而對(duì)一個(gè) 5W的大功率 LED來說，如果其最差工作環(huán)境溫度為 65℃ ，則從 pn結(jié)至環(huán)境的熱阻要小于 12 K/W才能保證芯片結(jié)溫不超過 125℃ ，而如果選用 Ablefilm 5020K熱沉粘接膠，λ=因此，在 Flipchip 大功率 LED器件的封裝中，選用合適的芯片襯底粘貼材料并在批量生產(chǎn)工藝中保證粘貼厚度盡量小，對(duì)保證器件的可靠性和出光特性是十分重要的。 由于硬度極高的藍(lán)寶石基板和 SiC基 GaN難以加工成特定的規(guī)則形狀 ,所以此項(xiàng)技術(shù)尚無進(jìn)一步的發(fā)展 。 其粗化方法 基本上是在組件的幾何形狀上形成規(guī)則的凹凸形狀，而這種規(guī)則分布的結(jié)構(gòu)也依所在位置的不同分為兩種形式，一種是在組件內(nèi)設(shè)置凹凸形狀，另一種方式是在組件上方制作規(guī)則的凹凸形狀，并在組件背面設(shè)置反射層。目前若使用波長(zhǎng)為 405nm的紫外組件，可獲得 43%外部量子效率，取出效率為 60%，為目前全球最高的外部量子效率與取出效率。 總 結(jié)： 主要系統(tǒng)學(xué)習(xí)了影響大功率發(fā)光二極管發(fā)光效率的因素； 對(duì)白光發(fā)光二極管和熒光燈的發(fā)光機(jī)理進(jìn)行了分析 詳細(xì)分析了白光發(fā)光二極管的內(nèi)量子效率和外量子效率的影響因素。 研究方法： 半導(dǎo)體單晶或其他固態(tài)材料，都是由大量原子周期性重復(fù)排列而成，而每個(gè)原子又包含原子核和許多電子，如果能寫出所有相互作用著的原子核和電子系統(tǒng)的薛定諤方程，并求解，便可以了解其性質(zhì)。 采用的方法：?jiǎn)坞娮咏疲?研究固態(tài)晶體中的電子能態(tài)。用單電子近似法研究晶體中電子狀態(tài)的理論稱為能帶論?，F(xiàn)在考慮由 N個(gè)原子組成的晶體，當(dāng) N個(gè)原子相互靠近結(jié)合成晶體后，每個(gè)電子都要受到周圍原子勢(shì)場(chǎng)的作用，其結(jié)果是每一個(gè) N度簡(jiǎn)并的能級(jí)都分裂成 N個(gè)彼此相距很近的能級(jí)，這 N個(gè)能級(jí)組成一個(gè)能帶。分裂的每一個(gè)能帶都成為允帶，允帶之間因沒有能級(jí)稱為禁帶。 、半導(dǎo)體中電子的狀態(tài)和能帶 電子在周期性勢(shì)場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的基本特點(diǎn)和自由電子的運(yùn)動(dòng)十分相似。其波函數(shù)為： 布拉赫定理 22 ()( ) ( ) ( )222( ) ( )( ) ( )dxV x x E xm dxoi k xx u x ekku x u x nakk?????? ? ????根據(jù)波函數(shù)的意義，在空間某一點(diǎn)找到電子的 概率與波函數(shù)的強(qiáng)度（即）成比例 。這反映了電子不再完全局限在某一個(gè)原子上，而是可以從晶胞中某一點(diǎn)自由地運(yùn)動(dòng)到其它晶胞內(nèi)的對(duì)應(yīng)點(diǎn)，因而電子可以在整個(gè)晶體中運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)稱為電子在晶體內(nèi)的共有化運(yùn)動(dòng)。而內(nèi)層電子的共有化運(yùn)動(dòng)較弱，其行為與孤立原子中的電子相似。 半導(dǎo)體中的電子的運(yùn)動(dòng) 有效質(zhì)量 有效質(zhì)量的意義 ：半導(dǎo)體中的電子在外力作用下，描述電子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的方程出現(xiàn)的有效質(zhì)量。半導(dǎo)體中的電子受力即由外電場(chǎng)作用，又受到半導(dǎo)體內(nèi)部原子及其他電子的勢(shì)場(chǎng)作用。 但是要找出內(nèi)部勢(shì)場(chǎng)的具體形式并且求出加速度，遇到一定的困難，引入有效質(zhì)量可使問題變得簡(jiǎn)單 研究電子在外力作用下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，不涉及到半導(dǎo)體內(nèi)部勢(shì)場(chǎng)的作用，特別是有效質(zhì)量 可以直接測(cè)定，因而方便解決電子運(yùn)動(dòng)規(guī)律 *mn能帶底部或頂部 E(k)與 k的關(guān)系： 其中為 能帶底或頂電子的有效質(zhì)量。 第一：允許的量子態(tài)能量如何分布？ K空間中量子態(tài)的分布， k的允許值為： ( 0 , 1 , 2 , )( 0 , 1 , 2 , )( 0 , 1 , 2 , )xxxyyyzzznknLnknLnknL?? ? ? ? ??? ???? ? ? ? ??? ???? ? ? ? ??? ?? 半導(dǎo)體導(dǎo)帶底附近的狀態(tài)密度，為了簡(jiǎn)單起見，考慮能帶極值在 k=0，等能面為球面的情況。要計(jì)算能量在 E到 E+dE之間的量子態(tài)數(shù)，只要
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