1引言

　　近年来,GaN 基发光二极管(LED)以其高效率、长寿命、小体积、节能环保等特点被誉为继白炽灯、荧光灯、气体放电灯之后的第四代照明光源,广泛应用于普通照明、显示屏、汽车前照灯等领域 。LED 在理论上具有诸多优点,但是在实际应用中会受到各种外界环境因素的影响,往往不能达到预期的效果。在实际应用中,LED 的性能会受到温度、湿度、工作电流等外界因素的影响,此外,静电对LED 器件的影响也相当大。很多电子器件,包括LED,在受到静电打击后都会出现被击穿、产生缺陷等问题,器件的性能受到严重破坏。目前,大多数蓝光LED 都是生长在蓝宝石衬底上的,有很高的位错密度,很容易受到静电打击的影响。 研究了LED 的内部电容对抗静电打击能力的影响。文献通过在蓝宝石衬底底部镀铝薄膜、在量子阱和n 型覆盖层之间插入硅掺杂层、在发射面形成微小的高密度金字塔形斜六棱锥、在不同温度下生长p型覆盖层等方法改进了LED 抗静电的能力。但是,有关静电对LED 影响的内在机理的报道却很少。

　　为此,本文通过对静电打击前后LED 样品的光电参数分析找出了静电打击对LED 性能影响的内在机理,对理解静电对LED 的影响和防静电设计具有一定的帮助。

　　2实验

　　实验所用的LED 样品为自制的同一批1 W功率型GaN 基蓝光LED,对LED 样品进行人体模式下的静电打击。自制LED 的外延片是从市场上购买的GaN 外延片,采用正装方式,芯片大小为1 024 nm 伊1 024 nm,用电子束蒸发的方法淀积200 nm 的ITO 作为电流扩展层,随后淀积Ti/Al/ Ti/ Au 金属作为LED 的P、N 电极,最后生长200 nm 的SiO2 作为钝化层。本实验以研究静电对LED 芯片内部的损伤为目的,没有增加特别的防静电工艺。因为人体所带静电通常小于2 000V,而当放电电压小于3 500 V 时,人体是没有感觉的,但这对电子元件可能就会造成毁坏,所以实验中对LED 施加的最大静电电压不超过2 000V,研究在一般的人体模型放电情况下静电对LED 特性的影响。将LED 样品分为4 组,4 组样品的反向打击电压分别为-400, -800, -1 200,-1 500 V,每个样品打击3 次,每次持续3 s,所用仪器为美国的Model 910 Electrostatic DischargeSimulator。对打击前后的LED 样品做电学和光学参数测试,测试仪器分别为Keithley 仪器公司的4200 Semiconductor Characterization System 和浙江大学提供的三色LED 光电色热测试系统。对受-800 V 静电打击的LED 样品在其被打击前后分别做温度为20 益和85 益的变电流试验,所用仪器为浙江大学提供的三色LED 光电色热测试系统。最后选出每组静电打击后性能参数相近的两只LED 样品,分别做电流为800 mA 的加速老化实验和温度为85 益的退火实验,所用仪器为高低温湿热LED 寿命试验系统。

　　3结果与讨论

　　LED 本质上可以说是一个二极管,二极管的曲线是表述其性能好坏的重要特征。二极管理想的I-V 曲线应该是正向电压达到开启电压后电流迅速增大;在反向电压未达到击穿值时电流很小,几乎为0,被击穿后则电流迅速增大。LED 的I鄄V 曲线在被静电打击之前接近于理想二极管的I-V 曲线。

图1 是LED 样品在被不同反向电压的静电打击后测得的I鄄V 特性曲线,测试温度为25 °C。