随着GaN基材料生长研究以及半导体器件制作工艺的进展,目前的半导体发光二极管已经向高效高亮度方向迅速发展,其应用领域也越来越广,包括指示灯、交通信号灯、液晶背光源、显示屏、半导体照明等。由于应用领域越来越广,发光管的可靠性研究显得日趋重要。本课题就是应发光管可靠性研究的需要而展开的详细的研究。本课题基于大量的实验室加速试验,系统的研究了GaN基发光管的可靠性,得到了寿命试验和失效分析的结果,进行了对器件可靠性影响最大的热特性的分析。具体的研究内容及结论包括:1. GaN基发光二极管的热特性分析:分析了GaN基发光二极管在驱动电流下产生热的原因,阐述了热学参数以及参数的测量方法,具体的测量出了GaN基蓝色发光二极管样品在小电下的温度系数的范围为-3.37～-3.85mV/℃之间,这个值由于散热装置的原因比经验值-1.5～-3mV/℃偏高。测得的小功率蓝色发光二极管的稳态热阻为125~140℃/W之间,小功率绿色发光二极管的稳态热阻为80～95℃/W之间。并具体的测量出了不同工作电流下的结温。2.寿命测试:设计了寿命试验;结合电流加速下的寿命外推方法得到了绿色和蓝色发光管试验样品的正常工作条件(25℃,20mA)下的寿命分别为32015小时和87425小时。另外利用温度外推方法得到了蓝色发光二极管试验样品在正常使用条件(25℃,20mA)下的寿命为30022,失效激活能为:Ea=0.4723。需要指出的是在电流下的试验样品是裸装芯片,实际应用中利用环氧封装的灯由于环氧材料以及封装所引入的损伤使得器件的寿命要比此值低。3.进行失效分析,设计加速试验并研究失效样品,得到的失效机理如下:高的结温下环氧封装材料的退化导致出光效率降低;环氧封装材料与其他材料的热膨胀系数不同所引起的机械应力导致器件失效;p电极金丝焊点质量不高;正装器件的电流拥挤效应造成的局部电热烧毁及过电应力(EOS)导致器件开路,以及高密度缺陷造成的金属电迁移导致器件开路或短路等。