專利名稱：電子束輻照提高led發光強度的方法
技術領域：
本發明涉及電子束輻照提高LED發光強度的方法。本發明采用GJ-15型地那米電 子加速器產生的電子束對LED進行輻照，將會在在半導體材料內引進缺陷中心，這些缺陷 中心在一定條件作為復合中心增大載流子輻射復合的幾率，提高LED發光強度。屬于光電 子和半導體技術領域。
背景技術：
LED是半導體照明的核心，是一種重要的固態光源，具有低成本，長壽命，小尺寸， 極快的響應速度，耐震抗沖擊，綠色環保，使用安全等優點。因此提高LED的發光強度，使之 成為第三代照明光源，是國內外電子領域研究的熱點之一。目前，提高LED發光強度的方法不是簡單地增大發光面積，而是優化芯片結構設 計采用插指結構，光子晶體結構，垂直電極結構，表面粗化技術，倒裝焊技術，襯底剝離技 術，倒金字塔結構等。這類方法使提高LED的外量子效率來提高LED的發光效率從而提高 LED的發光強度。提高LED的內量子效率也能提高LED的量子效率，提高LED的發光強度。 如采用量子阱結構也能提高LED的發光強度。量子阱結構是寬禁帶材料作為勢壘，窄禁帶 材料作為勢阱形成的。當勢阱的寬度小于德布羅意波長時，勢阱中的能量分布發生量子化 分裂成能級，其能量隨狀態分布為臺階狀，這種能量分布使能量最低點升高，能量分布更加 集中，導致閾值電流密度和閾值電流降低，同時由于勢阱空間的變小，強化了載流子的復 合，使其壽命減小，提高了 LED的發光強度。經試驗表明，另一種提高內量子效率的方法通過電子束束輻照的方式，也可以提 高LED的發光強度。當電子束輻照半導體材料時，控制輻照電子束的注入能量、劑量，可達 到化學摻雜的目的。電子束輻照會使半導體材料中直接引起物質電離，發生電離效應和位 移效應，引入一定的缺陷中心，產生深能級缺陷。這些缺陷中心能夠成為復合中心，增大了 俘獲截面，能俘獲非平衡載流子，增加輻射復合的幾率，提高LED發光強度。當電子束輻照劑量較小時，產生的深能級缺陷主要用來補償化學摻雜的不足，將 會在PN結附近產生一個窄的本征區。LED耗盡層復合中心產生的電流對LED的工作起主要 作用。正是由于這樣一個由電子束輻照引起的窄的本征層的產生引起了正向電流的顯著提 高，同時引起了發光強度的提高。在大劑量下，效應更加明顯，導致少數載流子壽命的衰減， 多數載流子的去除，載流子遷移率衰減，使LED發光強度增大。因此，電子束輻照也是提高LED發光強度的有效方式之一。
發明內容
本發明的目的是提供一種利用電子束輻照提高LED的發光強度的的方法。本發明 的具體內容為將LED芯片置于GJ-15型地那米電子加速器下，輻射電子能量為0. 5-1. 5MeV，輻照 氛圍為1標準大氣壓、普通空氣氛圍，電子束輻照劑量小于lOOKGy，輻照時間為10S-30S。
本發明通過電子加速器產生的電子束作為輻射源輻照LED芯片，輻照過程快速、 清潔，注入的能量使得芯片材料內形成一定的缺陷中心，產生深能級缺陷，增加輻射復合的 幾率，提高LED發光強度。經輻照后小功率LED發光強度平均值增加最多達到190 %，大功率 藍光LED發光強度平均值增加最多達到11%，本發明方法工藝簡單，操作方便，所使用LED 芯片為常規工藝制作的LED芯片，不涉及復雜的LED材料生長和芯片制作過程。
圖1為AWaInP基LED經電子束輻照前后的發光強度的對比。圖2為GaN基LED經電子束輻照前后的發光強度的對比。
具體實施例方式這種方法的具體實施過程如下實施例1 將AlfetInP基小功率紅光LED芯片置于GJ-15型地那米電子加速器下， 輻射電子能量為IMeV,輻照氛圍為1標準大氣壓、普通空氣氛圍，電子束輻照劑量為lOKGy， 輻照時間為IOS。實施例2 將GaN基大功率藍光LED芯片置于GJ-15型地那米電子加速器下，輻射 電子能量為1. 5MeV，輻照氛圍為1標準大氣壓、普通空氣氛圍，電子束輻照劑量為lOOKGy， 輻照時間為30S。上述實施例中所得樣品，其測試結果如下(1)利用LED光強測試儀對封裝后的實施例1中的樣品進行測試，并同與實施例1 中的樣品同一外延片上的LED芯片進行對比，結果參見圖1，圖1中橫坐標表示LED芯片個 數，縱坐標為發光強度，圖中每一點代表一個芯片，黑色方塊為未經電子束輻照的LED芯片 的發光強度，黑色實線為其平均值，紅色點為電子束輻照后的LED芯片的發光強度，紅色虛 線為其平均值。經測試對比，電子束輻照后的LED的發光強度的平均值提高135%。(2)利用LED光強測試儀對封裝后的實施例2中的樣品進行測試，并同與實施例1 中的樣品同一外延片上的LED芯片進行對比，結果參見圖2，圖1中橫坐標表示LED芯片個 數，縱坐標為發光強度，圖中每一點代表一個芯片，黑色方塊為未經電子束輻照的LED芯片 的發光強度，黑色實線為其平均值，紅色點為電子束輻照后的LED芯片的發光強度，紅色虛 線為其平均值。經測試對比，電子束輻照后的LED的發光強度的平均值提高8%。以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制；凡基于上述基本思路， 不脫離本創作精神和范圍內所做的各種更動和修飾，都應屬于本發明的涵蓋范圍。
權利要求
1.電子束輻照提高LED發光強度的方法，其特征在于利用電子束輻照LED芯片，使 LED的發光強度得以提高。
2.根據權利要求1所述方法，其實現步驟如下將普通LED芯片置于GJ-15型地那米電子加速器下，輻射電子能量為0. 5-1. 5MeV，輻照 氛圍為1標準大氣壓、普通空氣氛圍，電子束輻照劑量小于lOOKGy，輻照時間為10S-30S。
3.根據權利要求1所述方法，其特征在于所述的電子束輻照處理，輻射電子能量為 0. 5-1. 5MeV的低能電子束，電子束輻照劑量小于lOOKGy。
全文摘要
本發明涉及一種利用電子束輻照提高LED發光強度的方法，該方法在標準大氣壓下，普通空氣氛圍下，采用GJ-15型地那米電子加速器產生低能電子束對LED芯片進行輻照，選擇適當的輻照劑量，使LED芯片中的缺陷中心濃度增加，載流子壽命、濃度和遷移特性變化，從而改變LED的光學和電學性質，提高LED的發光強度。本發明過程簡單、快速，與LED復雜的外延片生長過程和芯片制作過程無關，因此適于對LED芯片的光學性能進行改進。
文檔編號H01L33/02GK102097547SQ201010560520
公開日2011年6月15日 申請日期2010年11月25日 優先權日2010年11月25日
發明者于莉媛, 梁亮, 牛萍娟 申請人:天津工業大學