類微晶粒結構GaN-基垂直LED製程技術開發與晶粒尺寸效應及大面積設計研究

Abstract

本論文旨在應用本實驗室研究團隊已建立之垂直結構GaN-基LED(vertical structure light emitting diode VLED) 相關技術配合微晶粒LED(micro-LED μ-LED) 設計，進行以微晶粒VLED 為單元之高?率(3~5 W) 類微晶粒VLED(quasi micro-VLEDs Qμ-VLEDs) 製程技術開發，並研究其晶粒尺寸效應藉以實施大面積LED 製作，並藉此提升大面積LED (20~50 W) 之發光效率。 本論文研究架構主要分為兩部分，第一部分為類微晶粒VLED(quasi micro-VLEDs Qμ-VLEDs) 之結構設計及製作。包含以COMSOL Multiphysics進行三種不同切割方式之模擬並比較其優劣，並藉以決定Qμ-VLEDs 之實際製作結構、以及實際製作出之兩種Qμ-VLEDs結構，並將之與傳統大面積單顆VLED(regular VLED)進行光電特性比較，後續並利用COMSOLMultiphysics 與CrosslightAPSYS 進行模擬分析。第二部分為以第一部分之結果延伸之分析，包含調變切割道深度與設計一組可以重複組合組成大面積LED 之Qμ-VLEDs 單元。 本研究實作之Qμ-VLED-A 與Qμ-VLED-B 分別為2×2 與4×4之晶粒並聯類微晶粒結構。輸入電流為350 mA 時，相較於regularVLED，Qμ-VLED-A 的光輸出?率提升約18 92%。 後續由Qμ-VLED-A 與Qμ-VLED-B 延伸之分析中，切割道深度調變之模擬結果顯示，當蝕刻n-GaN 至MQW 裸露時，其光輸出?率比不進行切割之regular VLED 提升了9 45%。大面積LED 之Qμ-VLEDs 單元設計之模擬結果則顯示，在3×3 且單元寬度為400μm 時，本研究所提出之設計，比起相等面積之一般VLED，其光萃取效率提升了8 42%；於5×5 時，其光萃取效率提升了15 89%；於7×7 時，其光萃取效率提升了19 31%。 上述結果顯示，本研究所提出之Qμ-VLEDs 結構以及大面積LED之Qμ-VLEDs 單元設計之方法，確實可改善VLED 之發光效率並提升其光輸出?率。 中文關鍵字：類微晶粒、氮化鎵、垂直結構、大面積設計

Date of Award	2014 Aug 28
Original language	Chinese
Supervisor	Shui-Jinn Wang (Supervisor)