Abstract
We have investigated the correlation between the active-layer uniformity and reliability of InGaN/GaN blue LEDs. According to initial characteristics, the devices are classified into two groups: group I devices of uniform light-emission and group II devices of non-uniform light-emission. The group II devices are more dependent on temperature and we have found two degradation mechanisms through reliability test. One is bulk degradation in which the degradation occurred over the entire chip and another one is edge degradation in which the degradation occurred from the edge of the chip. Bulk degradation caused by the nonradiative defects is found to be faster in group II devices while there is no difference in the rate of the much faster edge degradation, where darkening starts from the n-Ohmic contact edge. Therefore, more uniform active layer, more uniform current spreading, and the passivation of the dry-etched side-wall are essential for the high reliability of InGaN/GaN LEDs.
활성층의 균일성 차이에 따라 서로 다른 발광특성을 보이는 소자들의 균일성과 신뢰도 사이의 상관관계를 고찰하였다. 소자들을 초기 특성에 따라 균일한 발광특성을 보이는 그룹 I과 불균일한 발광특성을 보이는 그룹 II로 분류하였다. 그룹 II 소자의 경우 온도 의존성이 더 큰 것으로 나타났으며, 두 그룹의 신뢰성 실험을 통해 크게 두 가지 성능저하 과정이 있는 것을 알았다. 칩 전체적으로 균일하게 성능저하 되는 bulk 성능저하 과정과 칩의 edge부분에서부터 성능저하가 시작되는 edge 성능저하 과정이다. 비발광성 결함에 의한 bulk 성능저하는 불균일한 발광특성을 보이는 그룹 II 소자에서 더 빠르게 진행되었다. edge 성능저하는 그룹 I, II 소자에 관계없이 고전류로 aging하였을 경우 나타났으며, n-Ohmic 접촉 영역에서 시작하여 발광하지 않는 부분이 확장되는 성능저하 과정을 확인하였다. 이에 따라 고효율, 고신뢰도 청색 발광 다이오드 제작을 위해서는 활성층의 균일도를 높이고, 전류 밀도를 균일하게 하며, 건식 식각된 mesa면의 passivation을 하여야 한다.