新型LED結構可抑制發光效率的下降,德國歐司朗光電半導體（OSRAM Opto Semiconductors GmbH）開發出了新型LED結構“UX:3”。該公司表示，該結構不僅能夠大幅提高藍色LED等GaN類LED的外部量子效率，而且還可大幅抑制LED在通過大電流時發光效率下降的公認課題。通過減少不伴隨發光的非放射再結合——“俄歇復合”，可抑制發光效率的下降。日前，記者就抑制效果及今后該如何應用UX:3等問題，采訪了歐司朗光電半導體應用工程工程師前川慶介和該公司市場營銷副經理Glenn-Yves Plaine。

　　記者：UX:3在LED芯片內部嵌入n型接觸電極，通過貫通孔與n型GaN類半導體層進行電連接。為何采用這種電極配置或結構，便可減少俄歇復合？
　　歐司朗：俄歇復合在流過LED活性層的電流密度越高時就越顯著。UX:3的結構具有可降低電流密度的效果，從而減少了俄歇復合。
　　以前，藍色LED芯片采用的“ThinGaN”技術是在芯片表面設置n型接觸電極。具體來說，就是在芯片四端中的一端設置用于從外部進行電氣連接的焊盤，并使連接該焊盤的電極線（格柵）圍繞在芯片表面上，由此使電流流過整個芯片。而實際上電流并非均一流過芯片表面，在芯片表面上，越是接近焊盤及格柵之處，流過的電流就越大，因此出現了電流密度高的局部區域（圖1左）。這是因為，距離焊盤越遠，格柵布線電阻的影響就越大。寧波信息網 （www.c3618.cn）隨著投入芯片的電流加大，這一傾向會不斷增強，從而使發光效率的下降趨于明顯。其原因就在于電流密度高的區域出現了顯著的俄歇復合現象。
　　UX:3在LED芯片內部設置了向芯片表面內擴展的n型接觸層。從該n型接觸層起，通過數十個通孔（芯片尺寸為1mm見方時），向芯片表面上的n型GaN類半導層進行電氣連接。這樣一來，便可在芯片表面內使電壓均一施加到n型GaN類半導體層。由于消除了電流密度局布較高的部分，因此可大幅減少俄歇復合顯著的區域。
　　由于在芯片內部設置了n型接觸層，因此活性層向芯片外部的發光不會再受到阻擋。這樣便獲得了75～80％的高光提取效率。

　　記者：除了改變n型接觸層的配置及形狀之外，是否還采取了其他措施？
　　歐司朗：還加厚了作為發光部分的活性層。俄歇復合的發生概率與載流子密度的3次方成比例，因此，降低載流子密度的話，便可減少俄歇復合的發生。通過加厚活性層，降低了載流子密度。活性層并非簡單加厚，而是對摻雜量等進行了優化。
　　記者：發光特性可得到多大程度的提高？
　　歐司朗：采用UX:3的藍色LED芯片，其光輸出功率在芯片為1mm見方的情況下投入350mA電流時比ThinGaN大約高10％。投入電流越多，UX:3和ThinGaN的差距就越大。使用這種藍色LED芯片的白色LED，其發光效率可達到136lm/W。
　　順向電壓（VF）只有100mV多。可以說，這也是發光效率得以提高的主要原因之一。
　　記者：制造工序會有多大程度的改變？設置通孔的話，成品率是否會大幅下降？
　　歐司朗：由于增加了設置通孔的工序，因此制造工序會有所增加。但各個制造工序并非特殊工序，只需利用以往的制造工藝進行優化即可。通孔深度不過數百nm，深寬比較小，因此不會給成品率帶來多大影響。
　　記者：請談一下今后的應用計劃。
　　歐司朗：UX:3將作為ThinGaN的進化版，從投入大電流的高端藍色LED、白色LED及綠色LED開始采用。首先將推出手機攝像頭閃光燈使用的產品，并于2010年內發布面向普通照明用途的產品（圖2）。目前打算在1mm見方的大尺寸芯片上采用UX:3，不過在技術成熟后，還有可能在標準尺寸的芯片上使用UX:3。