欧司朗：通过大电流时效率也不易下降的LED技术“UX:3”

欧司朗：通过大电流时效率也不易下降的LED技术“UX:3”
2010-10-13 11:37:57 技术在线行业分类:其它浏览

　　UX:3在LED芯片内部设置了向芯片表面内扩展的n型接触层。从该n型接触层起，通过数十个通孔（芯片尺寸为1mm见方时），向芯片表面上的n型GaN类半导层进行电气连接。这样一来，便可在芯片表面内使电压均一施加到n型GaN类半导体层（图1）。由于消除了电流密度局布较高的部分，因此可大幅减少俄歇复合显著的区域。

　　德国欧司朗光电半导体（OSRAM Opto Semiconductors GmbH）开发出了新型LED结构“UX:3”。该公司表示，该结构不仅能够大幅提高蓝色LED等GaN类LED的外部量子效率，而且还可大幅抑制LED在通过大电流时发光效率下降的公认课题。通过减少不伴随发光的非放射再结合——“俄歇复合”，可抑制发光效率的下降。日前，记者就抑制效果及今后该如何应用UX:3等问题，采访了欧司朗光电半导体应用工程工程师前川庆介和该公司市场营销副经理Glenn-Yves Plaine。

　　记者：UX:3在LED芯片内部嵌入n型接触电极，通过贯通孔与n型GaN类半导体层进行电连接。为何采用这种电极配置或结构，便可减少俄歇复合？

　　欧司朗：俄歇复合在流过LED活性层的电流密度越高时就越显著。UX:3的结构具有可降低电流密度的效果，从而减少了俄歇复合。

　　以前，蓝色LED芯片采用的“ThinGaN”技术是在芯片表面设置n型接触电极。具体来说，就是在芯片四端中的一端设置用于从外部进行电气连接的焊盘，并使连接该焊盘的电极线（格栅）围绕在芯片表面上，由此使电流流过整个芯片。而实际上电流并非均一流过芯片表面，在芯片表面上，越是接近焊盘及格栅之处，流过的电流就越大，因此出现了电流密度高的局部区域（图1左）。这是因为，距离焊盘越远，格栅布线电阻的影响就越大。随着投入芯片的电流加大，这一倾向会不断增强，从而使发光效率的下降趋于明显。其原因就在于电流密度高的区域出现了显著的俄歇复合现象。

　　由于在芯片内部设置了n型接触层，因此活性层向芯片外部的发光不会再受到阻挡。这样便获得了75～80％的高光提取效率。

图1：LED芯片的截面结构和LED芯片表面发光时的亮度分布。左侧为原来采用ThinGaN技术的LED芯片，右侧为采用UX:3技术的LED芯片。采用UX:3技术的LED芯片，其亮度更均一。

图2：采用UX:3技术的白色LED“OSLUX”。用于摄像头闪光灯。

　　记者：除了改变n型接触层的配置及形状之外，是否还采取了其他措施？

　　欧司朗：还加厚了作为发光部分的活性层。俄歇复合的发生概率与载流子密度的3次方成比例，因此，降低载流子密度的话，便可减少俄歇复合的发生。通过加厚活性层，降低了载流子密度。活性层并非简单加厚，而是对掺杂量等进行了优化。

　　记者：发光特性可得到多大程度的提高？

　　欧司朗：采用UX:3的蓝色LED芯片，其光输出功率在芯片为1mm见方的情况下投入350mA电流时比ThinGaN大约高10％。投入电流越多，UX:3和ThinGaN的差距就越大。使用这种蓝色LED芯片的白色LED，其发光效率可达到136lm/W。

　　顺向电压（VF）只有100mV多。可以说，这也是发光效率得以提高的主要原因之一。

　　记者：制造工序会有多大程度的改变？设置通孔的话，成品率是否会大幅下降？

　　欧司朗：由于增加了设置通孔的工序，因此制造工序会有所增加。但各个制造工序并非特殊工序，只需利用以往的制造工艺进行优化即可。通孔深度不过数百nm，深宽比较小，因此不会给成品率带来多大影响。

　　记者：请谈一下今后的应用计划。

　　欧司朗：UX:3将作为ThinGaN的进化版，从投入大电流的高端蓝色LED、白色LED及绿色LED开始采用。首先将推出手机摄像头闪光灯使用的产品，并于2010年内发布面向普通照明用途的产品（图2）。目前打算在1mm见方的大尺寸芯片上采用UX:3，不过在技术成熟后，还有可能在标准尺寸的芯片上使用UX:3。（编辑：绿光之翔）

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