[发明专利]一种控制半导体LED外延片内应力的装置

说明书

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。