[发明专利]一种高效垂直结构LED芯片n电极图案的分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高效的垂直结构LED芯片n电极图案的分析方法，特别涉及将不同n电极图形的Tracepro仿真模拟和LED芯片制备结合起来，并提供一种高效垂直结构LED芯片n电极图案的分析方法。

背景技术

LED作为一种新型固态发光光源，具有节能、环保、长寿、可使用安全低电压及造型多样性的优势，传统的LED是在蓝宝石衬底上制备的水平结构LED，由于蓝宝石衬底不导电，因此其电流在外延层内横向传输，其p电极和n电极处在同侧，需要刻蚀p-GaN制备p电极，这样不仅减小了发光面积，同时由于金属电极的存在增大了遮光面积，极大地减少了LED的出光效率。因此，为了解决上述问题，研究人员采用衬底转移技术，将生长衬底上的LED外延层通过键合、电镀等方法转移至光电性能更好的金属、高掺导电硅或者柔性衬底上，再采用激光剥离去除蓝宝石生长衬底，使LED芯片从n-GaN面出光，这样不仅无须再进行对p-GaN进行刻蚀而减少发光面积，同时使n电极和p电极分别位列于上下两个表面，使得电流在垂直方向传输，得到垂直结构LED芯片。垂直结构LED芯片由于减少了电极的遮光面积，提高了LED芯片的发光效率，是非常适合用于制备大功率LED的一种芯片结构。

然而，不同的n电极图案会造成不同的电流分布影响，电流的分布对发光面积分布有着决定性作用。垂直结构LED芯片的电流除了在垂直方向上传输，也会在水平方向上传输，因此，n电极图案是影响垂直结构LED外量子效率的一个重要的影响因素，而对比不同的n电极图案，设计新型n电极图案至关重要。

Tracepro软件是一款普遍用于照明系统、光学分析、辐射度分析及光度分析的光线模拟软件。它能模仿所有类型的显示系统(从背光系统，到前光、光管、光纤、显示面板和LCD投影系统)，能进行图形显示、可视化操作，并提供了3D实体模型的数据库，具备有处理复杂几何的能力，可定义和跟踪数百万条光线，对光线进行有效和准确的分析，可用于垂直结构LED的n电极图案设计和对比分析。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简洁高效的垂直结构LED芯片n电极图案的分析方法。本发明通过Tracepro仿真软件模拟制备出不同n电极图形垂直结构LED芯片，可在较短时间对比不同n电极图案垂直结构LED芯片的外量子效率，节省实际过程中的垂直结构LED芯片n电极图案的验证时间及制备成本，获取高外量子效率的垂直结构LED芯片n电极图案。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种简洁高效的垂直结构LED芯片n电极图案的分析方法，包括以下步骤：

(1)构建垂直结构LED芯片模型衬底：采用Tracepro软件的3D建模功能构建出衬底，所述衬底优选为底面长宽相等的长方体转移衬底；

所述衬底为高参导电硅、高导电金属(如铜、铝、金、镍等)、柔性导电衬底(PET、石墨烯、PMMA等)；

(2)构建垂直结构LED芯片模型p电极层：采用Tracepro软件的3D建模功能在衬底上依次构建键合层、p电极保护层、反射镜；所述键合层、p电极保护层、反射镜均优选为底面为正方形的长方体；

(3)构建垂直结构LED芯片模型外延层：采用Tracepro软件的3D建模功能在p电极层上依次构建p-GaN外延层、量子阱层、n-GaN外延层；所述p-GaN外延层、量子阱层、n-GaN外延层均优选底面为正方形长方体状；

(4)绘制n电极图案：采用Tracepro软件的建模功能及布尔运算功能在n-GaN外延层上面绘制n电极图案，即采用Tracepro软件的建模功能在n-GaN外延层上构建图案所需的几何体，并通过Tracepro软件的布尔运算功能，得到所需图案；所述n电极图案为图形化的Ti/Al/Ti层，Ti层、Al层、Ti层依次构建；

(5)构建垂直结构LED芯片模型n电极光线接收靶：采用Tracepro软件的建模功能及布尔运算功能在LED芯片模型n电极上方构建光线接触靶面，所述靶面与垂直结构LED芯片中n-GaN面对应；

(6)材料参数设置：分别设定垂直结构LED芯片模型衬底、p电极层、外延层、n电极层材料参数及各种光性能参数；

(7)光源设置：采用Tracepro软件面光源设置功能，在量子阱层上下表面各设置一个表面光源属性；所述表面光源特性场角分布为Lambertian发光场型，发射圆锥半径为30°；波长分布为高斯分布，中心波长为465nm，半宽为100nm；发射形式为光通量，发射量为1000流明；每个表面光源最少光线为10条，总光线数10000条，缩放为1；