為什么LED正電極需要二氧化硅阻擋層？

回答：

LED芯片正極如果沒有二氧化硅阻擋層，芯片會出現電流分布不均，電流擁擠效應，電極燒毀等現象。由于藍寶石的絕緣性，傳統LED的N和P電極都做在芯片出光面的同一側，電流需橫向流動。此結構的問題是摻Mg的P型GaN層電導率遠低于N型GaN層，電流橫向流動時的電阻較高，使得電流密度大的區域主要集中在正電極下方及附近，出現正電極周圍電流擁擠效應，影響LED發光發熱均勻性和遠場發射的穩定性，以及LED的可靠性。

電流擁擠效應還會使得LED局部因為電流密度過高出現LED內量子效率下降的現象。

而且，金屬電極不透明，會吸收部分光能量，電極底部有源區發光越強，金屬電極吸光作用也會越強，使得LED的光提取效率降低。

因此在P電極正下方，透明導電層與P-GaN之間設計一層絕緣層介質（如SiO2）充當電流阻擋層（Current Blocking Layer CBL）。如圖所示，電流阻擋層可以阻擋電流直接流向P電極下方，減小了P電極下方及附近有源區的電流密度，緩解了P電極附近的電流擁擠效應，更多的電流將會擴散出去，LED的內量子效率及出光效率都將得到提高。

案例分析

某燈具廠家把芯片封裝成燈珠后，做成燈具，在使用一個月后出現個別燈珠死燈現象，委托金鑒實驗室查找原因。金鑒實驗室在進行試驗時，嚴格遵循相關標準操作，確保每一個測試環節都精準無誤地符合標準要求。

發現該燈具芯片有漏電、燒電極和掉電極的現象，通過自主研發的顯微熱分布測試儀發現芯片正負電極溫差過大，再經過FIB對芯片正負電極切割發現正極下缺乏二氧化硅阻擋層和正極Al層過厚。死燈芯片正極金道下沒有二氧化硅阻擋層，并且正極Al層厚度為負極的兩倍多，從而造成了正負極電流不均，電極周圍電流擁擠效應，解釋了芯片負極暗亮發熱量大，正極發熱量小的現象。如下為案例數據分析：

1.對漏電燈珠通電光學顯微鏡觀察

隨機取1pc漏電燈珠進行化學開封，使用3V/50uA直流電通電測試，發現燈珠存在電流分布不均現象，負極周圍亮度較低。

2.對漏電燈珠顯微紅外觀察

實驗室擁有專業的芯片測試設備和技術團隊，能夠確保芯片測試的準確性和可靠性。使用金鑒自主研發的顯微熱分布測試儀對同樣漏電芯片表面溫度進行測量，發現芯片正負電極溫度差距很大，數據顯示如圖負極電極溫度為129.2℃，正極電極溫度為82.0℃。

3.死燈芯片負極金道FIB切割

工程師對死燈燈珠芯片靠近負極電極燒毀位置下方的金道做FIB切割，結果顯示芯片采用Cr-Al-Cr-Pt-Au反射結構，鋁（Al）層與第1層鉻（Cr）層結合良好。芯片負極的鋁層厚度約為100nm。

4.死燈芯片正極金道FIB切割

工程師對死燈燈珠芯片正極金道做FIB切割，結果顯示芯片采用Cr-Al-Cr-Pt-Au反射結構。

• Cr-Al-Cr-Pt層呈現波浪形貌，尤其ITO層呈現波浪形貌，ITO層熔點較低，正極在高溫下，芯片正極ITO-Cr-Al-Cr-Pt層很容易融化脫落，這也是金鑒觀察到前面部分芯片正極脫落的原因。
• 2.芯片正極的鋁層厚度約為251nm，明顯比負極100nm要厚，而負極和正極Cr-Al-Cr-Pt-Au是同時的蒸鍍濺射工藝，厚度應該一致。
• 在芯片正極金道ITO層下，我們沒有發現二氧化硅阻擋層。