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PROGRAMMA DI RICERCA 2005

italiano - english
Unità di Ricerca
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
  • ELECTRICITY
    • BASIC ELECTRIC ELEMENTS
      • SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR (use of semiconductor devices for measuring G01; details of scanning-probe apparatus, in general G12B21/00; resistors in general H01C; magnets, inductors, transformers H01F; capacitors in general H01G; electrolytic devices H01G9/00; batteries, accumulators H01M; waveguides, resonators or lines of the waveguide type H01P; line connectors, current collectors H01R; stimulated emission devices H01S; electromechanical resonators H03H; loudspeakers, microphones, gramophone pick-ups or like acoustic electromechanical transducers H04R; electric light sources in general H05B; printed circuits, hybrid circuits, casings or constructional details of electric apparatus, manufacture of assemblages of electrical components H05K; use of semiconductor devices in circuits having a particular application, see the subclass for the application) [C0103]
    • ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
      • ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR (apparatus for special application, see the relevant places, e.g. A47J, C21, C22, C23, F21, F24, F27)
Classificazione geografica
Bibliografia

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[meneghesso2002b] G. Meneghesso, S. Levada, R. Pierobon, F. Rampazzo, E. Zanoni, A. Cavallini, A. Castaldini, G. Scamarcio, S. Du, and I. Eliashevich, "Degradation Mechanisms of GaN-Based LEDs After Accelerated DC Current Aging", Tech. Digest IEEE-IEDM2002, IEEE International Electron Device Meeting, (0-7803-7463-0) pp. 103-106, San Francisco, California, December 8-11, 2002.

[meneghesso2003a] G. Meneghesso, S. Levada, E. Zanoni, G. Scanmarcio, G. Mura, S. Podda, M. Vanzi, S. Du and I. Eliashevich "Reliability of visible GaN LEDs in plastic package". Microelectronics Reliability, Vol. 43, pp. 1737-1742, 2003

[meneghesso2003b] G. Meneghesso, S. Levada, R. Pierobon, F. Rampazzo, E. Zanoni, A. Cavallini, M. Manfredi, S. Du, and I. Eliashevich, "Reliability analysis of GaN-Based LEDs for solid state illumination" IEICE Transaction on Electronics, Vol. E86-C, No. 10, pp. 2032-2038, October 2003.

[meneghesso2004a] G. Meneghesso, M. Meneghini, S. Levada, E. Zanoni, A. Cavallini, A. Castaldini, V. Härle, T. Zahner, U. Zehnder, "Study of short-term instabilities of InGaN/GaN light-emitting diodes by means of capacitance-voltage measurements and deep level transient spectroscopy" Fourth International Conference on Solid State Lighting, SPIE 49th Annual Meeting, Denver, Colorado 3-6 August 2004, Proc. SPIE vol. 5530, pp. 251-259, 2004.

[meneghesso2004b] G. Meneghesso, S. Levada, E. Zanoni, G. Salviati, N. Armani, F. Rossi M. Pavesi, M. Manfredi, A. Cavallini, A. Castaldini, S. Du, I. Eliashevich "Failure Mechanisms of GaN-based LEDs related with instabilities in Doping Profile and Deep Levels" IEEE-IRPS 2004, International Reliability Physics Symposium, (07803-8316-8)pp. 474-478, Phoenix - Arizona, April 25-29, 2004

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Parole Chiave
DIODI EMETTITORI DI LUCE (LED); AFFIDABILITA'; MECCANISMI DI GUASTO; NITRURO DI GALLIO (GAN)

Affidabilità e condizioni di utilizzo di Light Emitting Diodes, LED, su GaN per illuminazione a stato solido

Università degli Studi di Padova
Abstract
Questo progetto ha come obiettivo lo studio dei modi e meccanismi di guasto dei diodi emettitori di luce (LED) basati su GaN, per ottenere dei modelli fisici della degradazione, per identificare leggi di accelerazione, e per correlare l' affidabilita' dei dispositivi con le condizioni operative dei LED. Verranno realizzati circuiti per il pilotaggio dei LED ad alta intensità per illuminazione a stato solido, utilizzabili per ottimizzare qualita' e intensita' della luce senza compromettere l'affidabilita' dei LED stessi.
L'attività sperimentale si baserà sull'effettuazione di prove di vita accelerata sia su dispositivi commerciali sia su strutture di test appositamente progettate.
Quest'ultime includeranno strutture Transfer Length Measurement (TLM), diodi Schottky, single quantum well (SQW), multi quantum well (MQW), e LED "charge asymmetric resonant tunneling" (CART). I dispositivi non trattati e sottoposti a prove verranno caratterizzati tramite profili Capacita' – Tensione, CV, Thermal Admittance Spectroscopy, TAS, e relativi modelli (Univ. of Padova); Deep Level Transient Spectroscopy, DLTS, photocurrent spectroscopy, PC, surface photovoltage spectroscopy, SPS, Electron Beam Induced Current, EBIC (Univ. of Bologna); fotoluminescenza ad alta risoluzione spaziale e temporale, PL, microfotoluminescenza (Univ. of Firenze); spettri di elettroluminescenza, EL,catodoluminescenza, CL, colorimetria (Univ. of Parma). L'Univ. di Cagliari userà un vasto spettro di >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Enrico ZANONI Università degli Studi di PADOVA
Obiettivo del Programma di Ricerca
OBIETTIVI GENERALI
Il progetto ha come obiettivi (i) il miglioramento della comprensione dell'affidabilita' e dei meccanismi di degradazione dei LED basati su GaN, per mezzo di specifici esperimenti e strutture di test appositamente progettate; (ii) la determinazione dei limiti di applicazione dei LED su GaN commercialmente disponibili, in termini di potenza, duty cycle, corrente, temperatura…) per mezzo di caratterizzazioni elettriche ed ottiche e test di affidabilita' accelerata; (iii) lo sviluppo di circuiti di alimentazione e di pilotaggio per LED di potenza per illuminazione che permettano di trovare il compromesso migliore tra prestazione e affidabilità.

Obiettivi specifici, approccio alla ricerca e ruolo dei partner

I proponenti hanno recentemente portato a termine un'analisi dei modi e meccanismi di guasto dei GaN-LED utilizzando dispositivi commerciali, sottoposti a test di vita accelerata ad alte densita' di corrente diretta, j, ed alte temperature di giunzione, T. I meccanismi di guasto identificati includono: (a) incremento della resistivita' dello strato p e comparsa di fenomeni di addensamento della corrente probabilmente a causa all'evoluzione del complesso Mg-H e al degrado del contatto ohmico, entrambi accelerati dall'aumento di T; (b) formazione di centri di ricombinazione non radiativa e, probabilmente, di difetti estesi (accelerata dagli elevati valori di j e T); (c) formazione di livelli >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
Prospettive industriali e di mercato. Rilevanza nazionale,

Il nitruro di gallio e i suoi composti ternari con l'In (InGaN) e con l'Al (AlGaN) rivestono elevatissimo interesse per la produzione di diodi emettitori di luce (LED), laser (LD) e rivelatori ad alta efficienza nella regione spettrale 200nm - 600 nm. In un sistema a buche multiple (MQW) in InGaN, lo spettro di emissione può essere regolato quasi con continuità dall'ultravioletto all'intero range visibile facendo variare la concentrazione di In; questo ha dato luogo a straordinari cambiamenti nella tecnologia optoelettronica: i diodi emettitori di luce (LEDs) hanno ormai superato l'efficienza luminosa delle lampade ad incandescenza, sostituendole in molte applicazioni, particolarmente in quelle che richiedono lunga durata, compattezza, assenza di riscaldamento, direzionalita' del fascio luminoso (semafori, fari, proiettori, display, illuminazione in architettura e pubblicità) [Mills2003].
La rilevanza industriale dei LED su GaN sta quindi aumentando rapidamente per diversi prodotti o componenti: applicazioni automobilistiche (illuminazione interna e del cruscotto, fari di retromarcia e in futuro luci di posizione e anabbaglianti), medicale (endoscopi, sorgenti luminose a bassa temperatura), dell'illuminazione di ambiente e per decorazione architettonica, della segnalazione stradale e ferroviaria (luce verde dei semafori stradali, delimitazione in luce bianca di corsie, indicazioni >>>