基于多模式原子力显微镜研究大功率氮化镓基发光二极管失效机制

本项目主要以基于多模式原子力显微镜对大功率GaN基发光二极管的失效机制做深入细致的研究，采用不同扫描模式在获得表面形貌的同时，获得和形貌对应的局域电学性质。研究大功率GaN基发光二极管在大电流注入失效过程中产生的P型延伸型位错对器件可靠性影响以及P型载流子以及各层电势的变化规律和本质。同时结合其它测试分析手段，对大功率GaN中大电流注入下的Droop机制进行研究。为发展超高效率GaN基LED器件奠定理论基础。同时提出切实可行的通过LED材料、微结构调控实现大注入条件下超高效率发光的可行方法。

本项目主要基于多模式原子力显微镜研究了大功率GaN基发光二极管的失效机制，分别利用了原子力显微镜的导电模式、扫描电容以及扫描开尔文力模式。利用导电原子力模式研究GaN基LED老化过程中表面延伸型位错的产生，结果发现大电流注入过程中表面产生大量的热量会使得P型层产生延伸型缺陷和点缺陷。同时对GaN表面的各类缺陷的电学特性做了研究。项目还开展了利用扫描电容以及扫描开尔文力对失效的发光器件进行了微区特性研究，结果发现P型层区域在老化过程电容变化较其它局域明显，同时研究发现老化过程中，V型缺陷会加速产生，而V型缺陷会破坏InGaN/GaN量子阱界面，进而影响量子阱发光特性。另还开展了大电流出入下GaN基LED失效机制以及GaN表面缺陷诱导生长ZnO的电学特性研究，同时还开展了结合其它测试分析手段，对大功率GaN中大电流注入下的Droop机制进行研究，此外在上述研究基础上，还开展了利用GaN表面缺陷诱导生长纳米ZnO材料及其微区电学特性的研究，以及采用低温水溶液生长纳米材料用以提高GaN基LED出光效率的研究。通过本项目的实施，合计发表学术论文17篇，申请发明专利2项。