深度分析静电放电对 GaAs 基光通信 LED 的影响

GaAs基LED的静电放电影响研究


砷化镓（GaAs）基发光二极管（LED）因其在光通信领域的高效率和稳定性而受到广泛应用。然而，LED作为一种静电敏感型器件，对静电放电（ESD）尤为敏感。ESD事件可能导致LED性能下降，甚至造成永久性损坏，因此在生产和使用过程中对GaAs基LED进行静电放电影响的研究显得尤为重要。

静电放电对GaAs基LED的影响


ESD对GaAs基LED的影响主要体现在电学特性和光学特性的变化上。电学特性方面，ESD可能导致LED的正向电流增加，击穿电压降低，甚至出现反向漏电流增大的现象。这些变化通常与LED内部结构的损伤有关，如在有源层内部引入的深能级陷阱，这些陷阱增加了非辐射复合，导致发光效率下降。

ESD 样品和正常样品的正向 I-V 特性曲线

ESD 样品和正常样品的反向 I-V 特性曲线

在光学特性方面，ESD可能导致LED的发光功率下降，发光不均匀，甚至出现发光暗区。这些现象通过光发射显微镜（EMMI）技术可以观察到，表明ESD损伤降低了LED的发光效率。

微观结构分析

透射电子显微镜（TEM）观察显示，ESD损伤可能导致GaAs基LED的异质结界面出现烧熔和位错缺陷。这些缺陷不仅影响LED的电学和光学特性，还可能在后续的使用过程中进一步扩展，导致器件性能的进一步退化。

ESD 样品静电损伤点的 TEM 形貌

ESD 损伤的 LED 芯片成分分布图

静电放电的机理


静电放电是由于电荷积累在物体表面，当电荷之间或物体与接地之间存在电势差时，会发生电荷的突然释放，形成放电现象。ESD可能对电路产生电压干扰、电流干扰、热效应和电磁辐射等影响。

静电放电的防护


为了减轻静电放电对电路的影响，可以采取接地、使用防静电材料或涂层、绝缘和屏蔽、过电压保护以及设计优化等措施。

结论


GaAs基LED在光通信领域的应用前景广阔，但其对静电放电的敏感性也不容忽视。通过对人体模型的ESD效应进行研究，可以发现ESD对LED电学特性和光学特性的影响，以及如何运用EMMI定位静电损伤点，并联用FIB和TEM分析静电损伤对材料及结构的影响。这些研究结果有助于快速、有效地确定问题的来源，并提出改善措施，从而降低LED的失效率，提升其应用可靠性。