Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11455/3989
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dc.contributor.advisor洪瑞華zh_TW
dc.contributor.advisorRay-Hua Horngen_US
dc.contributor.author蘇英陽zh_TW
dc.contributor.authorSu, Ying-Yongen_US
dc.date2005zh_TW
dc.date.accessioned2014-06-06T06:26:47Z-
dc.date.available2014-06-06T06:26:47Z-
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11455/3989-
dc.description.abstract本論文之主要研究主題為利用半導體式波長轉換膜製作白光發光二極體元件與其特性分析。由於白光光源之製作通常需要混合兩種以上不同波長之光源來達成,而發光二極體之光源波長則是由製作發光二極體之材料能隙所決定,所以特定材料所製作之發光二極體往往僅能發出特定顏色之單色光,因此在白光發光二體之製作上,通常需要藉由結合不同波長之發光材料來同時獲得多種顏色之光源來混製出白光光源。本研究之白光發光二極體元件結構是由氮化鎵系之藍光與綠光發光二極體及磷化鋁銦鎵化合物半導體波長轉換膜所組成。首先利用晶圓貼合技術,將磊晶在砷化鎵基板之磷化鋁銦鎵之磊晶膜與玻璃基板貼合後再移除砷化鎵基板,接著再將其覆蓋於藍光或綠光發光二極體之上。藉由藍光及綠光發光二極體所發出之光源激發磷化鋁銦鎵之磊晶膜,使磷化鋁銦鎵之磊晶膜發出紅光。利用此種方式同時獲得紅、綠、藍三種光源,混合此三種光源製作出白光光源。 本研究所製作之白光發光二極體,其白光光源是由三種波長分別為465 nm、521 nm與641 nm之紅、綠、藍光源混製而成,在40 mA操作電流下可獲得色度座標位於(0.294, 0.325),照明效能可達240.89 lm/W與色溫為7632 K之白光光源,且此種結構之白光發光二極體具有42 %之白光轉換效率。zh_TW
dc.description.abstractThis thesis presents the fabrication and properties of the white light-emitting diodes (white LEDs) using a semiconductor wavelength-convertion layer. LEDs inherently have narrow emission linewidth as compared with the conventional phosphors or incandescent sources, and therefore pose a challenge for the generation of white light. To fabricate the white light using LEDs, it usually achieves by a mixture of several emission colors from multiple single-color LEDs. In this study, we demonstrate the white LED fabricated by an AlGaInP semiconductor wavelength-converting layer. The device structure of the white LED was composed of a GaN-based blue LED, a green LED and an AlGaInP semiconductor wavelength-convertion layer. Here, we employ the GaN-based blue and green LEDs to pump the AlGaInP epilayer structure and the red light was obtained. Then the GaN-based LED can generate trichromatic colors and achieve a white light source. In this study, the white LED was fabricated by a mixture of trichromatic colors, where the peak wavelength of blue、green and red light source were 465 nm,521 nm and 641 nm, respectively. Under a 40-mA injected current, a color temperature of 7632 K with a luminous efficacy of 240.89 lm/W was obtained. This corresponds to the CIE-1931 coordinates of white light locate at (0.294, 0.325) and presents 42% converting efficiency.zh_TW
dc.description.tableofcontents第一章 緒論 1-1 前言…………….……………………………..………….1 1-2 白光發光二極體之製作方法……………….……..…….1 1-3 照明光源之特性要求……………………………………3 1-4 研究目的…………………………………………………4 第二章 原理 2-1 單色光與混合光……………………………………..…..7 2-2 色彩的三色表示……………………………...….……...10 2-2-1 CIE1931-RGB表色系統………………………..11 2-2-2 CIE1931-XYZ表色系統…….……………….....13 2-3 波長轉換膜作用機制……………………………….…..16 2-4 研究方法………………………………………..…...…..17 第三章 元件之製作 3-1 藍光、綠光發光二極體製作..…………….……………19 3-1-1 藍光、綠光發光二極體製作……….…………..19 3-1-2 試片清洗…………….…………………………..19 3-1-3 平台(mesa)蝕刻………….……………………...20 3-1-4 透明導電層及歐姆接觸………….……………..21 3-1-5 n型氮化鎵歐姆接觸與LED金屬電極製作.….21 3-1-6 藍寶石基板薄化與拋光………………………...22 3-2 AlGaInP磊晶膜之製備………………...……..………...22 3-3 切割封裝……………………………….……………......23 第四章 結果與討論 4-1 藍光與綠光發光二極體特性分析……….….….………25 4-2 AlGaInP磊晶膜之光轉換效率量測………………....…26 4-3 光譜特性量測….…………….………………………….26 4-4 紅、綠、藍光源混合比例之理論計算模型……..…….27 4-5 紅、綠、藍光源混合比例之理論計算………….……..29 4-6 AlGaInP磊晶膜開孔率對光源特性之影響…….……..30 4-6-1 光譜分佈…………………………………………30 4-6-2 色度座標與相關色溫……………………………30 4-6-3 照明功效(Luminous Efficacy)………….………..31 4-6-4 白光轉換效率…………………………………….32 4-7 白光發光二極體之製作結果………………………...…33 4-7-1 元件結構………………………………………...33 4-7-2 白光發光二極體之特性量測與分析…………...33 第五章 結論 …………………….………………………………36 參考文獻…………………………………………………………...37 表目錄 表1-1 混合光之數目與混合光之光譜之半高寬對白光光源之演色指數與發光效能之影響…….….………………............40 表4-1 色度座標、發光效率、相關色溫與驅動電流之關係…..41 圖目錄 圖1-1 可見光發光二極體發展史……………………………….42 圖1-2 白光發光二極體之製作方式…………………………….43 圖1-3 人眼之敏感度對不同波長之關係圖…………………….44 圖1-4 色度座標與黑體輻射軌跡線相對色溫關係圖………….45 圖1-5 白光互補色光源與波長之關係圖……………………….46 圖1-6 發光效率(理論值)與選用LED波長之關係圖………….47 圖2-1 太陽光之白光經過三菱鏡後所分解之單色光…………..48 圖2-2 紅、綠、藍三原色之加法混色法則……………………..49 圖2-3 配色函數與波長之關係…………………50 圖2-4 , , 配色函數與波長之關係…………………..51 圖2-5 CIE 1931色度座標圖………………………………………52 圖3-1 藍光、綠光發光二極體製作流程…………………………53 圖4-1 藍光與綠光LED之電流-電壓關係圖……………………54 圖4-2 藍光與綠光LED之電流-光強度關係圖…………………54 圖4-3(a) 藍光LED光輸出強度與驅動電流關係圖…………….55 圖4-3(b) 綠光LED光輸出強度與驅動電流關係圖…………….55 圖4-4(a) 藍光LED+AlGaInP磊晶膜………………………….…56 圖4-4(b) 綠光LED+AlGaInP磊晶膜…………………….………56 圖4-5(a) 紅光輸出強度與藍光激發源強度關係圖……………..57 圖4-5(b) 紅光輸出強度與綠光激發源強度關係圖.……........….57 圖4-6(a) 藍光LED之光譜特性圖……………………………….58 圖4-6(b) 綠光LED之光譜特性圖……………………………….59 圖4-7(a) 藍光激發AlGaInP磊晶膜之光譜特性圖…….……….60 圖4-7(b) 綠光激發AlGaInP磊晶膜之光譜特性圖……...………61 圖4-8 歸一化之藍光、綠光與紅光光譜特性圖………………….62 圖4-9 波長轉換膜開孔率5%時之白光光譜特性圖………….....63 圖4-10 波長轉換膜開孔率10%時之白光光譜特性圖……….…64 圖4-11 白光發光二極體封裝結構示意圖……………………….65 圖4-12 不同開孔率對白光光譜之影響………………………….66 圖4-13 Agilent(HP)公司量其藍光LED及其做成白光之光效率圖………………………………………………………….67 圖4-14 白光發光二極體封裝結構示意圖………………….……68 圖4-15 白光發光二極體不同驅動電流時光譜特性圖……….…69 圖4-16 驅動電流40 mA時白光發光二極體光之波長與光強度關係圖……………………………………………………….70 圖4-17驅動電流40 mA時白光發光二極體光之波長與視覺亮度關係圖……………………………………………………71 圖4-18 藍光//綠光發光二極體光輸出強度與驅動電流關係圖..72 圖4-19 白光發光二極體光輸出強度與驅動電流關係圖………73 圖4-20 藍光//綠光發光二極體光輸出強度與製作成白光發光二極體光輸出強度關係圖…………….……………..........74zh_TW
dc.language.isoen_USzh_TW
dc.publisher精密工程研究所zh_TW
dc.subject氮化鎵zh_TW
dc.subjectGaNen_US
dc.subject白光發光二極體zh_TW
dc.subject磷化鋁銦鎵zh_TW
dc.subjectwhite LEDen_US
dc.subjectAlGaInPen_US
dc.title以半導體式波長轉換膜研製白光發二極體與其特性研究zh_TW
dc.titleFabrication and characterization of white LEDs using a semiconductor wavelength-convertion layeren_US
dc.typeThesis and Dissertationzh_TW
item.openairecristypehttp://purl.org/coar/resource_type/c_18cf-
item.openairetypeThesis and Dissertation-
item.cerifentitytypePublications-
item.fulltextno fulltext-
item.languageiso639-1en_US-
item.grantfulltextnone-
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