CN103779453B - 一种控制半导体led外延片内应力的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种控制半导体LED外延片内应力的装置，该装置包括：圆形或多边形结构的承载台(7)；安装于承载台(7)表面中心位置的升降台(5)；安装于升降台(5)上的应力机械手(6)；安装于承载台(7)表面升降台(5)两侧的第一样品支架垂直支柱(3)和第二样品支架垂直支柱(4)；安装于第一样品支架垂直支柱(3)顶端的第一样品支架水平夹(1)；以及安装于第二样品支架垂直支柱(4)顶端的第二样品支架水平夹(2)。利用本发明，可以改变LED外延片内的应力状态，提高LED发光效率；本设备也可以用来辅助测试LED内极化电场的强度。
Description
技术领域
本发明涉及半导体LED外延片加工测试设备，特别涉及一种控制半导体LED外延片内应力的装置。
背景技术
现有照明技术中，LED半导体固态照明正在更多的照明领域获得应用，但外延片内较大的极化电场严重制约着LED亮度的提升，最终影响到GaN基LED的应用范围。
以GaN为代表的宽禁带材料，是正在发展起来的第三代半导体材料。由于外延技术的突破，在不到20年的时间内，GaN基LED从无到有，并且实现了大规模的产业化，在半导体照明市场中占有越来越大的份额。
目前市场化的GaN基LED是在C面的蓝宝石衬底上外延获得的，获得GaN基材料沿生长方向也是C轴方向。由于三五族氮化物材料的晶体结构是不具备空间反演对称性，并且金属原子与氮原子之间的电负性相差较大，晶胞内沿生长方向产生电偶极子，并且该随外加应力的变化，该电偶极子的强度也发生较大的变化，在宏观上表现为极化电场。极化电场的存在使得有源区的能带发生弯曲，导致同一量子阱内电子与空穴的是能极值点相分离，载流子波函数空间重合率降低，最终使得复合发光波长发生红移，发光效率降低。
目前控制GaN基LED量子阱内极化电场的方案有两种：一种是设计新的量子阱有源区，减小阱垒失配或载流子的空间分离，最终实现发光效率的提升；第二种方案是选取非极性或半极性衬底外延GaN基LED结构，实现极化场方向与外延方向的偏离，最终获得较高的复合效率。
发明内容
(一)要解决的技术问题
有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种控制半导体LED外延片内应力的装置，以通过采用外加应力来减小LED外延片材料中的应力。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明提供了一种控制半导体LED外延片内应力的装置，该装置包括：圆形或多边形结构的承载台7；安装于承载台7表面中心位置的升降台5；安装于升降台5上的应力机械手6；安装于承载台7表面升降台5两侧的第一样品支架垂直支柱3和第二样品支架垂直支柱4；安装于第一样品支架垂直支柱3顶端的第一样品支架水平夹1；以及安装于第二样品支架垂直支柱4顶端的第二样品支架水平夹2。
(三)有益效果
本发明提供的控制半导体LED外延片内应力的装置，通过外加应力的方式改变外延片内的应力态，减少异质结中的极化电场的强度，提高LED外延片内载流子的之间重合率，提高辐射复合效率。本发明还可用于辅助测试LED外延片内的压电极化电场的强度，为极化表征提供了新一种的表征手段。
附图说明
为了使审查员能进一步了解本发明的结构、特征及目的，以下结合附图及较佳具体实施例的详细说明如后，其中：
图1为本发明提供的控制半导体LED外延片内应力的装置的结构示意图；
图2为图1中承载台7的正面与侧面的结构示意图；
图3为图1中样品支架垂直支柱(3、4)的正面、侧面与顶侧的结构示意图；
图4为图1中样品支架水平夹(1、2)的正面、侧面与顶侧的结构示意图；
图5为图1中应力机械手6的正面与侧面的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
如图1所示，图1为本发明提供的控制半导体LED外延片内应力的装置的结构示意图，该装置包括：圆形或多边形结构的承载台7；安装于承载台7表面中心位置的升降台5；安装于升降台5上的应力机械手6；安装于承载台7表面升降台5两侧的第一样品支架垂直支柱3和第二样品支架垂直支柱4；安装于第一样品支架垂直支柱3顶端的第一样品支架水平夹1；以及安装于第二样品支架垂直支柱4顶端的第二样品支架水平夹2。
其中，承载台7可以为圆形或多边形结构，当承载台7为多边形时其边数为4-12个，当承载台7为圆形时其直径为50mm-150mm，承载台7的厚度一般为10mm-40mm。升降台5可以为手动升降台或机械升降台，其台面尺寸为40mm×40mm-140mm×140mm。第一样品支架垂直支柱3和第二样品支架垂直支柱4处于升降台5两侧对称的位置。
第一样品支架水平夹1和第二样品支架水平夹2位于第一样品支架垂直支柱3和第二样品支架垂直支柱4的顶端，并且其轴心连线位于同一条水平直线上。第一样品支架水平夹1和第二样品支架水平夹2水平固定住半导体外延片，使半导体外延片下表面与应力机械手6上表面保持平行。应力机械手6的上表面可以为柱面、平面或刃，并且可上下伸缩。
请结合图1、图2、图3、图4及图5，LED外延片正面向外被第一样品支架水平夹1和第二样品支架水平夹2所固定，当升降台5升起时，带动应力机械手6向上移动，应力机械手6在外延片的内侧施加应力，改变外延片的翘曲形态及内部的应力态，最终影响到外延片内的极化电场与发光效率。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种控制半导体LED外延片内应力的装置，其特征在于，该装置包括：
圆形或多边形结构的承载台(7)；
安装于承载台(7)表面中心位置的升降台(5)；
安装于升降台(5)上的应力机械手(6)；
安装于承载台(7)表面升降台(5)两侧的第一样品支架垂直支柱(3)和第二样品支架垂直支柱(4)；
安装于第一样品支架垂直支柱(3)顶端的第一样品支架水平夹(1)；以及
安装于第二样品支架垂直支柱(4)顶端的第二样品支架水平夹(2)；
其中，LED外延片正面向外被第一样品支架水平夹(1)和第二样品支架水平夹(2)所固定，当升降台(5)升起时，带动应力机械手(6)向上移动，应力机械手(6)在外延片的内侧施加应力，改变外延片的翘曲形态及内部的应力态，最终影响到外延片内的极化电场与发光效率。
2.根据权利要求1所述的控制半导体LED外延片内应力的装置，其特征在于，所述承载台(7)为多边形，其边数为4-12个，厚度为10mm-40mm。
3.根据权利要求1所述的控制半导体LED外延片内应力的装置，其特征在于，所述承载台(7)为圆形，其直径为50mm-150mm，厚度为10mm-40mm。
4.根据权利要求1所述的控制半导体LED外延片内应力的装置，其特征在于，所述升降台(5)为手动升降台或机械升降台，其台面尺寸为40mm×40mm-140mm×140mm。
5.根据权利要求1所述的控制半导体LED外延片内应力的装置，其特征在于，所述第一样品支架垂直支柱(3)和第二样品支架垂直支柱(4)处于升降台(5)两侧对称的位置。
6.根据权利要求1所述的控制半导体LED外延片内应力的装置，其特征在于，所述第一样品支架水平夹(1)和第二样品支架水平夹(2)位于第一样品支架垂直支柱(3)和第二样品支架垂直支柱(4)的顶端，并且其轴心连线位于同一条水平直线上。
7.根据权利要求1所述的控制半导体LED外延片内应力的装置，其特征在于，所述第一样品支架水平夹(1)和第二样品支架水平夹(2)水平固定住半导体外延片，使半导体外延片下表面与应力机械手(6)上表面保持平行。
8.根据权利要求1所述的控制半导体LED外延片内应力的装置，其特征在于，所述应力机械手(6)的上表面为柱面、平面或刃，并且可上下伸缩。
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