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

Translated title of the thesis: On the Size Effects and Scaling-Up Design of GaN-Based Quasi Micro-VLEDs
  • 林 勇成

Student thesis: Master's Thesis

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 Award2014 Aug 28
Original languageChinese
SupervisorShui-Jinn Wang (Supervisor)

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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
勇成, 林. (Author). 2014 Aug 28

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