深度分析静电放电对 GaAs 基光通信 LED 的影响

于 2024-09-14 15:56:14 发布 27 阅读 0 评论


GaAs基LED的静电放电影响研究

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砷化镓(GaAs)基发光二极管(LED)因其在光通信领域的高效率和稳定性而受到广泛应用。然而,LED作为一种静电敏感型器件,对静电放电(ESD)尤为敏感。ESD事件可能导致LED性能下降,甚至造成永久性损坏,因此在生产和使用过程中对GaAs基LED进行静电放电影响的研究显得尤为重要。


静电放电对GaAs基LED的影响

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ESD对GaAs基LED的影响主要体现在电学特性和光学特性的变化上。电学特性方面,ESD可能导致LED的正向电流增加,击穿电压降低,甚至出现反向漏电流增大的现象。这些变化通常与LED内部结构的损伤有关,如在有源层内部引入的深能级陷阱,这些陷阱增加了非辐射复合,导致发光效率下降。

ESD 样品和正常样品的正向 I-V 特性曲线

ESD 样品和正常样品的反向 I-V 特性曲线

在光学特性方面,ESD可能导致LED的发光功率下降,发光不均匀,甚至出现发光暗区。这些现象通过光发射显微镜(EMMI)技术可以观察到,表明ESD损伤降低了LED的发光效率。


微观结构分析

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为了方便大家对材料进行深入的失效分析及研究,金鉴实验室具备Dual Beam FIB-SEM业务,包括透射电镜( TEM)样品制备,材料微观截面截取与观察、样品微观刻蚀与沉积以及材料三维成像及分析等。

透射电子显微镜(TEM)观察显示,ESD损伤可能导致GaAs基LED的异质结界面出现烧熔和位错缺陷。这些缺陷不仅影响LED的电学和光学特性,还可能在后续的使用过程中进一步扩展,导致器件性能的进一步退化。

ESD 样品静电损伤点的 TEM 形貌

ESD 损伤的 LED 芯片成分分布图


静电放电的机理

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静电放电是由于电荷积累在物体表面,当电荷之间或物体与接地之间存在电势差时,会发生电荷的突然释放,形成放电现象。ESD可能对电路产生电压干扰、电流干扰、热效应和电磁辐射等影响。


静电放电的防护

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为了减轻静电放电对电路的影响,可以采取接地、使用防静电材料或涂层、绝缘和屏蔽、过电压保护以及设计优化等措施。


结论

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GaAs基LED在光通信领域的应用前景广阔,但其对静电放电的敏感性也不容忽视。通过对人体模型的ESD效应进行研究,可以发现ESD对LED电学特性和光学特性的影响,以及如何运用EMMI定位静电损伤点,并联用FIB和TEM分析静电损伤对材料及结构的影响。这些研究结果有助于快速、有效地确定问题的来源,并提出改善措施,从而降低LED的失效率,提升其应用可靠性。

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