[发明专利]一种LED芯片光学特性预测方法及系统

说明书

本发明公开了一种LED芯片光学特性预测方法及系统，该方法包括获取LED芯片的材料特性参数；根据所述材料特性参数建立芯片表面温度分布预测模型；获取发光特性参数；根据所述芯片表面温度分布预测模型和所述发光特性参数建立芯片表面亮度分布预测模型；根据所述芯片表面温度分布预测模型和预设材料特性参数预测芯片表面温度分布；根据所述芯片表面亮度分布预测模型、预设发光特性参数和预设材料特性参数预测芯片表面亮度分布。本发明实现了依据芯片的特性参数预测LED芯片的温度分布和亮度分布。

技术领域

本发明涉及二极管技术领域，特别是涉及一种LED芯片光学特性预测方法及系统。

背景技术

GaN基LED衬底一般采用绝缘蓝宝石，在不剥离衬底情况下，其P型和N型欧姆接触电极只能制作在外延片表面的同一侧，因此在实际器件内部，经过不同路径传输的横向电流将导致电流拥挤，热流聚集在器件内部无法及时传导至外界，致使LED的发光效率降低，峰值波长红移，荧光粉转换效率降低，进而直接影响器件的可靠性。如何解决芯片表面电流均匀扩展一直是国内外研究组织关注的问题。通过比较不同电极结构芯片表面温度与电流扩展的关系，发现经过优化的环形叉指电极结构的GaN基大功率LED表面温度分布较为均匀。通过有限元方法计算LED中电流三维空间分布以及LED电流密度分布和顶层厚度的关系，可定量比较不同电极结构，发现当LED串联电阻为最小值时，叉指电极结构的优化参数。目前各研究小组主要是通过电流传输理论模型以及温度分布，分析LED电流扩展效应。然而如何依据芯片的特性参数预测LED芯片的温度分布和亮度分布成为本领域亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种LED芯片光学特性预测方法及系统，以实现依据芯片的特性参数预测LED芯片的温度分布和亮度分布。

为实现上述目的，本发明提供了一种LED芯片光学特性预测方法，所述方法包括：

获取LED芯片的材料特性参数；所述材料特性参数包括P电极边缘处的电流密度、接触电阻率、P型材料电阻率、N型材料电阻率、P型材料厚度、N型材料厚度、距离P电极的距离、有源层的电阻率、有源层厚度、热导率、内量子效率、自发辐射光子的溢出系数、材料电导率、合金层厚度和PN结初始电压；

根据所述材料特性参数建立芯片表面温度分布预测模型；

获取发光特性参数；所述发光特性参数包括发光效率、参考温度、参考温度下发光效率、发光效率-温度系数、有源区的面积和LED芯片正向电压；

根据所述芯片表面温度分布预测模型和所述发光特性参数建立芯片表面亮度分布预测模型；

根据所述芯片表面温度分布预测模型和预设材料特性参数预测芯片表面温度分布；

根据所述芯片表面亮度分布预测模型、预设发光特性参数和预设材料特性参数预测芯片表面亮度分布。

可选的，所述芯片表面温度分布预测模型为：

其中，J(0)为P电极边缘处的电流密度，ρ_c为接触电阻率、ρ_p为P型材料电阻率、ρ_n为N型材料电阻率、t_p为P型材料厚度、t_n为N型材料厚度、x为距离P电极的距离、ρ_a为有源层的电阻率、d_a为有源层厚度、K为热导率、η_int为内量子效率、f_sp为自发辐射光子的溢出系数、σ为材料电导率、t_c为合金层厚度、V₀为PN结初始电压、T为芯片表面距离P电极的距离为x位置的温度。

可选的，所述芯片表面亮度分布预测模型为：