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系統識別號 U0026-0403202021430500
論文名稱(中文) 不同尺寸之AlxGa1-xN/AlyGa1-yN MQW之微型化深紫外光發光二極體之光電特性研究
論文名稱(英文) Study of Optoelectronic Properties for AlxGa1-xN/AlyGa1-yN-MQW in Different Chip-Size of Deep Ultraviolet Micro-Light-Emitting Diodes
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 光電科學與工程學系
系所名稱(英) Department of Photonics
學年度 108
學期 1
出版年 109
研究生(中文) 吳政芳
研究生(英文) Zheng-Fang Wu
學號 L76051079
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 77頁
口試委員 指導教授-賴韋志
口試委員-許進恭
口試委員-吳育任
口試委員-黃建璋
中文關鍵字 微型化  電流擁擠效應  磁滯 
英文關鍵字 Micro-LED  current crowding  Hysteresis effect 
學科別分類
中文摘要 我們目前市面上最常販售的深紫外光發光二極體元件主要都是屬於大尺寸的元件,但是元件尺寸較大的元件有著注入高電流密度時電流會聚集在電極區域附近,尤其是當元件尺寸越來越大時此種效應就越明顯我們稱此效應為電流擁擠效應,電流擁擠效應會對傳統大尺寸的發光二極體造成電流分布不平均且元件熱效應明顯這也會間接造成高注入時元件的發光效率下降;為了改善電流擁擠效應我們採用了元件尺寸微型化並藉由不同尺寸100μm、80μm、60μm、40μm以及20μm元件去探討其光電特性改變以及優缺點,其中我們可以發現當元件尺寸縮小時在相同電流密度底下會因為小尺寸元件的應力釋放使極化電場降低並促使臨界電壓的下降,而缺點在我們製作發光二極體元件時因為ICP對側壁氮化鎵的化學鍵結斷鍵而導致的漏電途徑因而在元件尺寸縮小時其非輻射複合的影響也就越嚴重,因為當尺寸縮小時側壁與發光面積之占有比例越高而造成邊緣效應越明顯這也是微型化元件的最大缺點。
英文摘要 The most commonly sold deep ultraviolet light-emitting diode components on the market today are mainly large-sized components, but large-sized components have high current density when injected into the vicinity of the electrode area, especially when This effect becomes more obvious as the component size becomes larger and larger. We call this effect the current crowding effect. The current crowding effect will cause uneven current distribution of the traditional large-size light-emitting diodes, and the obvious thermal effect of the component will also indirectly cause high The luminous efficiency of the device decreases during the injection; in order to improve the current crowding effect, we have adopted the miniaturization of the device size and explored its optoelectronic characteristics and its advantages and disadvantages with different sizes of 100 μm, 80 μm, 60 μm, 40 μm, and 20 μm devices. When the element size is reduced, the polarization field is reduced and the critical voltage is reduced due to the stress release of the small-sized element under the same current density. The disadvantage is that the chemical bonding of the side wall gallium nitride by ICP when we make light-emitting diode elements. The leakage path caused by broken keys is therefore non-radiative when the component size is reduced The combined effects of the more serious, because when the side walls downsized higher occupancy ratio of the light emitting area of the edge effect caused by the more significant element which is miniaturized biggest drawback.
論文目次 目錄
摘要 I
致謝 VI
目錄 VII
圖目錄 X
第一章 序論 1
1-1 前言 1
1-2 研究動機 2
第二章 實驗設備及其工作原理與量測系統 3
2-1 理論基礎 3
2.1.1 發光二極體原理 3
2.1.2 電流擁擠效應 4
2.1.3介面陷阱電荷 4
2.1.4歐結複合 5
2.2 製程設備系統 6
2.2.1 電子束蒸鍍系統 6
2.2.2 電漿輔助化學氣相沉積 6
2.2.3 感應耦合電漿蝕刻系統 7
2.3 實驗量測系統 7
2.3.1 積分球量測系統 7
2.3.2 電流-電壓半導體特性量測系統 8
2.3.3 發光二極體二維光強度影像分布量測系統 9
第三章 傳統式深紫外光發光二極體研製 9
3.1傳統式深紫外光發光二極體製成步驟 9
第四章 微型化深紫外光發光二極體之研製 17
4.1 研究動機 18
4.2 實驗規劃 18
4.3微型化深紫外光發光二極體製成步驟 19
第五章 實驗結果與討論 28
5.1傳統式深紫外光發光二極體 29
5.1.1傳統式深紫外光發光二極體4155B之I-V量測 29
5.1.2傳統式深紫外光發光二極體積分球光電特性量測 31
5.1.3傳統式深紫外光發光二極體二維光強度影像分析 34
5.2微型化深紫外光發光二極體 36
5.2.1微型化深紫外光發光二極體4155B之I-V量測 36
5.2.2微型化深紫外光發光二極體之逆向偏壓量測 40
5.2.3微型化深紫外光發光二極體I-V磁滯現象量測 41
5.2.4微型化深紫外光發光二極體之積分球光電特性量測 49
5.2.5微型化深紫外光發光二極體之發光磁滯現象量測 53
5.2.6微型化深紫外光發光二極體之二維光強度影像分析 57
5.2.7微型化深紫外光發光二極體發光頻譜分析 69
第六章 結論與未來展望 73
參考文獻 75

圖目錄
圖2-1積分球工作原理式意圖[6] 8
圖3-1傳統式深紫外光發光二極體製作流程圖 10
圖4-1微型化深紫外光發光二極體元件製作流程圖 19
圖5-1傳統式深紫外光發光二極體之I-V特性曲線 30
圖5-2 傳統式深紫外光發光二極體之磁滯之量測 30
圖5-3 傳統式深紫外光發光二極體之積分球光強度量測 32
圖5-4傳統式深紫外光發光二極體之積分球發光頻譜 33
圖5-5傳統式元件不同電流底下波長峰值變化 33
圖5-6傳統式發光二極體電流密度25A/cm2底下二維影像分析 35
圖5-7傳統式發光二極體電流密度50A/cm2底下二維影像分析 35
圖5-8傳統式發光二極體電流密度100A/cm2底下二維影像分析 36
圖5-9 微型化深紫外發光二極體之4155B量測結果 38
圖5-10微型化深紫外光發光二極體之4155B電流密度比較 39
圖5-11不同尺寸元件在注入電流10mA底下Vf變化 39
圖5-12不同尺寸元件在注入電流100A/cm2底下Vf變化 40
圖5-13不同尺寸深紫外光發光二極體反向偏壓比較 41
圖5-14 尺寸100μm之標準元件磁滯現象量測 44
圖5-15 尺寸80μm之標準元件磁滯現象量測 45
圖5-16 尺寸60μm之標準元件磁滯現象量測 46
圖5-17 尺寸40μm之標準元件磁滯現象量測 47
圖5-18 尺寸20μm之標準元件磁滯現象量測 48
圖5-19不同尺寸元件之積分球光強度量測 51
圖5-20不同尺寸元件歸一化發光強度比較 52
圖5-21電流密度100A/cm2底下發光密度比較 52
圖5-22電流密度10A/cm2底下發光密度比較 53
圖5-23元件尺寸100μm發光磁滯效應之量測 55
圖5-24元件尺寸80μm發光磁滯效應之量測 55
圖5-25元件尺寸60μm發光磁滯效應之量測 56
圖5-26元件尺寸40μm發光磁滯效應之量測 56
圖5-27元件尺寸20μm發光磁滯效應之量測 57
圖5-28尺寸100μm元件在100A/cm2電流密度底下藍光發光圖 59
圖5-29尺寸100μm元件在50A/cm2電流密度底下藍光發光圖 59
圖5-30尺寸100μm元件在25A/cm2電流密度底下藍光發光圖 60
圖5-31尺寸100μm元件在100A/cm2電流密度底下藍光發光分布 60
圖5-32尺寸80μm元件在100A/cm2電流密度底下藍光發光圖 61
圖5-33尺寸80μm元件在50A/cm2電流密度底下藍光發光圖 61
圖5-34尺寸80μm元件在25A/cm2電流密度底下藍光發光圖 62
圖5-35尺寸80μm元件在100A/cm2電流密度底下藍光發光強度分布 62
圖5-36尺寸60μm元件在100A/cm2電流密度底下藍光發光圖 63
圖5-37尺寸60μm元件在50A/cm2電流密度底下藍光發光圖 63
圖5-38尺寸60μm元件在25A/cm2電流密度底下藍光發光圖 64
圖5-39尺寸60μm元件在100A/cm2電流密度底下藍光發光強度分布 65
圖5-40尺寸40μm元件在100A/cm2電流密度底下藍光發光圖 65
圖5-41尺寸40μm元件在50A/cm2電流密度底下藍光發光圖 65
圖5-42尺寸40μm元件在25A/cm2電流密度底下藍光發光圖 66
圖5-43尺寸40μm元件在100A/cm2電流密度底下藍光發光強度分布 66
圖5-44尺寸20μm元件在100A/cm2電流密度底下藍光發光圖 67
圖5-45尺寸20μm元件在50A/cm2電流密度底下藍光發光圖 67
圖5-46尺寸20μm元件在25A/cm2電流密度底下藍光發光圖 68
圖5-47尺寸20μm元件在100A/cm2電流密度底下藍光發光強度分布 69
圖5-48尺寸100μm元件不同發光密度底下頻譜分析 70
圖5-49尺寸80μm元件不同發光密度底下頻譜分析 71
圖5-50尺寸60μm元件不同發光密度底下頻譜分析 71
圖5-51尺寸40μm元件不同發光密度底下頻譜分析 72
圖5-52尺寸20μm元件不同發光密度底下頻譜分析 73
圖5-53不同尺寸元件紅移量比較 73
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