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近年来,随着航天事业和半导体照明产业的飞速发展,大功率 LED被广泛用在载人飞船、空间站及通信卫星上,为航天员在舱内工作、出舱行走以及卫星图像的拍摄提供照明。但大功率 LED长期暴露在辐射环境中,其性能会受到电子、质子等高能粒子的严重影响。因此,本文采用蒙特卡洛模拟与实验相结合的方法,研究了电子辐照效应对大功率 LED宏观特性参数、微观结构及寿命造成的影响,具有非常重要的现实意义和战略意义。 首先,根据大功率 AlInGaP红光 LED、大功率 InGaN蓝光 LED芯片材料的特点,分别在 CASINO软件中建立了相应的结构模型,运用蒙特卡洛相关理论,模拟并分析了以不同能量,不同注量的电子束射入芯片材料时,电子的轨迹,运动方向,及能量损耗等变化过程。使用 HAAS-2000高精度快速光谱辐射计对辐照前后 LED进行测试,从宏观的角度研究了电子束对 LED的影响,结果表明:不同剂量的电子束辐照大功率 AlInGaP红光 LED后,其光电特性衰减表现出“注量效应”;不同能量的电子束辐照大功率 InGaN蓝光 LED后,发现能级越低的电子束对其光电特性影响越大。 其次,利用深能级瞬态谱(DLTS)、光致发光谱(PL)等技术,并结合电子束辐照相关机理,从微观的角度研究了电子束对 LED芯片材料造成的损伤,结果表明:受电子束辐照后的 AlInGaP芯片材料中会产生多数和少数载流子缺陷;电子辐照会在InGaN芯片材料的多量子阱层中产生诱导损伤,低能量的电子束会比高能量的电子束对多量子阱近表面产生更大的破坏。 最后,在大功率 InGaN蓝光 LED基础上,进一步研究了电子束辐照对大功率InGaN基白光 LED寿命退化的影响。在寿命/可靠性实验设备上,对辐照后的大功率LED进行电流加速老化实验,并结合相应的寿命模型,对其寿命进行了预测,通过与未受辐照的大功率 LED的寿命进行对比后发现,电子束辐照效应会对大功率 LED寿命造成严重影响,使其寿命大幅衰减。