专利名称：电子束辐照提高led发光强度的方法
技术领域：
本发明涉及电子束辐照提高LED发光强度的方法。本发明采用GJ-15型地那米电 子加速器产生的电子束对LED进行辐照，将会在在半导体材料内引进缺陷中心，这些缺陷 中心在一定条件作为复合中心增大载流子辐射复合的几率，提高LED发光强度。属于光电 子和半导体技术领域。
背景技术：
LED是半导体照明的核心，是一种重要的固态光源，具有低成本，长寿命，小尺寸， 极快的响应速度，耐震抗冲击，绿色环保，使用安全等优点。因此提高LED的发光强度，使之 成为第三代照明光源，是国内外电子领域研究的热点之一。目前，提高LED发光强度的方法不是简单地增大发光面积，而是优化芯片结构设 计采用插指结构，光子晶体结构，垂直电极结构，表面粗化技术，倒装焊技术，衬底剥离技 术，倒金字塔结构等。这类方法使提高LED的外量子效率来提高LED的发光效率从而提高 LED的发光强度。提高LED的内量子效率也能提高LED的量子效率，提高LED的发光强度。 如采用量子阱结构也能提高LED的发光强度。量子阱结构是宽禁带材料作为势垒，窄禁带 材料作为势阱形成的。当势阱的宽度小于德布罗意波长时，势阱中的能量分布发生量子化 分裂成能级，其能量随状态分布为台阶状，这种能量分布使能量最低点升高，能量分布更加 集中，导致阈值电流密度和阈值电流降低，同时由于势阱空间的变小，强化了载流子的复 合，使其寿命减小，提高了 LED的发光强度。经试验表明，另一种提高内量子效率的方法通过电子束束辐照的方式，也可以提 高LED的发光强度。当电子束辐照半导体材料时，控制辐照电子束的注入能量、剂量，可达 到化学掺杂的目的。电子束辐照会使半导体材料中直接引起物质电离，发生电离效应和位 移效应，引入一定的缺陷中心，产生深能级缺陷。这些缺陷中心能够成为复合中心，增大了 俘获截面，能俘获非平衡载流子，增加辐射复合的几率，提高LED发光强度。当电子束辐照剂量较小时，产生的深能级缺陷主要用来补偿化学掺杂的不足，将 会在PN结附近产生一个窄的本征区。LED耗尽层复合中心产生的电流对LED的工作起主要 作用。正是由于这样一个由电子束辐照引起的窄的本征层的产生引起了正向电流的显著提 高，同时引起了发光强度的提高。在大剂量下，效应更加明显，导致少数载流子寿命的衰减， 多数载流子的去除，载流子迁移率衰减，使LED发光强度增大。因此，电子束辐照也是提高LED发光强度的有效方式之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用电子束辐照提高LED的发光强度的的方法。本发明 的具体内容为将LED芯片置于GJ-15型地那米电子加速器下，辐射电子能量为0. 5-1. 5MeV，辐照 氛围为1标准大气压、普通空气氛围，电子束辐照剂量小于lOOKGy，辐照时间为10S-30S。
本发明通过电子加速器产生的电子束作为辐射源辐照LED芯片，辐照过程快速、 清洁，注入的能量使得芯片材料内形成一定的缺陷中心，产生深能级缺陷，增加辐射复合的 几率，提高LED发光强度。经辐照后小功率LED发光强度平均值增加最多达到190 %，大功率 蓝光LED发光强度平均值增加最多达到11%，本发明方法工艺简单，操作方便，所使用LED 芯片为常规工艺制作的LED芯片，不涉及复杂的LED材料生长和芯片制作过程。
图1为AWaInP基LED经电子束辐照前后的发光强度的对比。图2为GaN基LED经电子束辐照前后的发光强度的对比。
具体实施例方式这种方法的具体实施过程如下实施例1 将AlfetInP基小功率红光LED芯片置于GJ-15型地那米电子加速器下， 辐射电子能量为IMeV,辐照氛围为1标准大气压、普通空气氛围，电子束辐照剂量为lOKGy， 辐照时间为IOS。实施例2 将GaN基大功率蓝光LED芯片置于GJ-15型地那米电子加速器下，辐射 电子能量为1. 5MeV，辐照氛围为1标准大气压、普通空气氛围，电子束辐照剂量为lOOKGy， 辐照时间为30S。上述实施例中所得样品，其测试结果如下(1)利用LED光强测试仪对封装后的实施例1中的样品进行测试，并同与实施例1 中的样品同一外延片上的LED芯片进行对比，结果参见图1，图1中横坐标表示LED芯片个 数，纵坐标为发光强度，图中每一点代表一个芯片，黑色方块为未经电子束辐照的LED芯片 的发光强度，黑色实线为其平均值，红色点为电子束辐照后的LED芯片的发光强度，红色虚 线为其平均值。经测试对比，电子束辐照后的LED的发光强度的平均值提高135%。(2)利用LED光强测试仪对封装后的实施例2中的样品进行测试，并同与实施例1 中的样品同一外延片上的LED芯片进行对比，结果参见图2，图1中横坐标表示LED芯片个 数，纵坐标为发光强度，图中每一点代表一个芯片，黑色方块为未经电子束辐照的LED芯片 的发光强度，黑色实线为其平均值，红色点为电子束辐照后的LED芯片的发光强度，红色虚 线为其平均值。经测试对比，电子束辐照后的LED的发光强度的平均值提高8%。以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；凡基于上述基本思路， 不脱离本创作精神和范围内所做的各种更动和修饰，都应属于本发明的涵盖范围。
权利要求
1.电子束辐照提高LED发光强度的方法，其特征在于利用电子束辐照LED芯片，使 LED的发光强度得以提高。
2.根据权利要求1所述方法，其实现步骤如下将普通LED芯片置于GJ-15型地那米电子加速器下，辐射电子能量为0. 5-1. 5MeV，辐照 氛围为1标准大气压、普通空气氛围，电子束辐照剂量小于lOOKGy，辐照时间为10S-30S。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于所述的电子束辐照处理，辐射电子能量为 0. 5-1. 5MeV的低能电子束，电子束辐照剂量小于lOOKGy。
全文摘要
本发明涉及一种利用电子束辐照提高LED发光强度的方法，该方法在标准大气压下，普通空气氛围下，采用GJ-15型地那米电子加速器产生低能电子束对LED芯片进行辐照，选择适当的辐照剂量，使LED芯片中的缺陷中心浓度增加，载流子寿命、浓度和迁移特性变化，从而改变LED的光学和电学性质，提高LED的发光强度。本发明过程简单、快速，与LED复杂的外延片生长过程和芯片制作过程无关，因此适于对LED芯片的光学性能进行改进。
文档编号H01L33/02GK102097547SQ201010560520
公开日2011年6月15日 申请日期2010年11月25日 优先权日2010年11月25日
发明者于莉媛, 梁亮, 牛萍娟 申请人:天津工业大学