2024年5月18日发(作者：宇文辰阳)
高 新 技 术
2021 NO.10（下）
中国新技术新产品
全角度高反射率DBR对 GaN基
蓝光Mini-LED芯片发光性能的提升
徐 瑾
（三安光电股份有限公司 ，福建 厦门 36 1000）
摘 要：该文采用Essential Macleod软件设计了一种在420 nm~480 nm波段且具有全入射角度、高反射率（大于
96%）的TiO
2
/SiO
2
分布布拉格反射镜（DBR）膜系，并采用这种全角度高反射率DBR膜系作为GaN基蓝光
Mini-LED芯片的反射镜。研究结果表明，与对应唯一中心波长的传统结构DBR膜系相比，它具有全角度高反
射率DBR膜系的蓝光Mini-LED芯片的I-V特性、光场分布形态且高温老化特性保持不变，在5 mA的工作电流
下，输出的光功率和插座效率分别提升了5.6%和5.4%，其原因是全角度高反射率DBR膜系克服了传统结构DBR
膜系在大角度入射时 反射率下降的缺点。
关键词：氮化镓；Mini-LED；分布布拉格反射镜；光输出功率
中图分类号：TN 312+.8 文献标志码：A
镀膜时腔体温度为230 ℃，真空度为1.06658×10
-2
Pa。
该文将传统的DBR薄膜定义为DBR-A，将新型的
Mini-LED背光显示技术具有色域宽、亮度高以及饱和
DBR薄膜定义为DBR-B。分别采用DBR-A、DBR-B薄
度高等优点，在电视、显示器以及平板电脑等消费类电子产
膜作为反射镜制备倒装结构的GaN基Mini-LED芯片，芯
品领域具有广阔的应用前景和巨大的市场价值
[1-2]
，也是近
片尺寸为180
μm
×400
μm
，芯片结构示意图如图1所示。
年来全球LED领域的研究热点
[3]
。GaN基Mini-LED芯片通
具体制造过程如下：通过MOCVD在4英寸图形化蓝宝石
常采用倒装结构，早期倒装LED芯片采用金属Ag反射镜提
衬底上生长蓝光LED外延结构，主要包括n-GaN、InGaN
高光萃取效率
[4-9]
，A g薄膜电阻率低，有利于电流扩展，适
量子阱（MQW）和p-GaN；通过干法刻蚀有源区并漏出
合大功率芯片，主要用于车灯市场。不过Ag容易氧化和迁
n-GaN层，并在p-GaN上溅射一层100 nm的ITO作为
移，芯片在老化过程中经常出现漏电流。为了提高倒装芯片
透明电极；经光刻和电子束蒸发沉积Cr/Al/Ti/Ni/Ti/Al/Ti
的可靠性，研究人员用分布布拉格反射镜（Distributed Bragg
（20 nm/100 nm/50 nm/450 nm/50 nm/2 000 nm/50 nm）作为
Reflector，DBR）替代Ag反射镜。DBR是由高低折射率介
第一层电极p-pad1、n-pad1，分别与ITO、n-GaN形成欧
质材料周期性交替组成的光学膜系，介质材料具有较高的
姆接触；用光学镀膜机蒸镀DBR-A、DBR-B薄膜并将其
稳定性，采用DBR作为反射镜可以提高器件的良率和可靠
性
[10]
。传统DBR膜系中每层材料厚度对应中心波长的1/4，
作为反射镜，并在DBR薄膜上干法刻蚀出小孔，分别位于
p-pad1、n-pad1电极上方；用电子束蒸发台沉积Ti/Al/Ti/
对正入射的光具有高反射率，随着入射角度变大，DBR膜
Pt/Au（2 nm/1 000 nm/200 nm/50 nm/300 nm）作为第二层电
系反射谱会出现反射率急剧下降的现象，这种变化会限制
极p-pad2、n-pad2，分别通过DBR薄膜内小孔与p-pad1、
GaN基Mini-LED芯片光萃取效率的提升，进而降低了芯片
n-pad1电极连通。外延片经蓝宝石衬底减薄、激光隐形切
的发光效率。
割和裂片，以获得单粒芯片进行后续测试。
为了提高GaN基Mini-LED芯片的光萃取效率，该文采
用Essential Macleod软件设计了一种全角度高反射率DBR膜
系，并使用光学镀膜机制备该新型DBR膜系，角度分辨反
射谱测量结果与模拟值吻合。笔者进一步验证发现，采用全
角度高反射率DBR膜系与传统结构DBR膜系相比，能够有
效提升GaN基Mini-LED芯片的光输出功率。
0 引言
1 实验
1.1 模拟和样品制备
GaN基Mini-LED芯片的电致发光谱在420 nm~480 nm
波段，中心波长大约为445 nm。根据GaN基Mini-LED芯片
的发光波段，该实验采用Essential Macleod软件设计了一种
新型的DBR膜系，该膜系在420 nm~480 nm波段、 0
°
~90
°
入
射角下具有较高的反射率。根据模拟的新型DBR膜系，采用
真空镀膜机制备DBR薄膜，光学镀膜机型号为日本Optorun
公司OTFC-1550， TiO
2
和SiO
2
分别作为高、低折射率材料，
图1 DBR作为反射镜的GaN基Mini-LED芯片结构示意图
1.2 样品表征
使用Agilent公司的 Cary-5000 紫外-可见-近红外分
光光度计来测定反射光谱，光谱范围为190 nm~3 300 nm。
采用Instrument Systems公司CAS140CT-151光谱仪来测试
EL谱，其范围为360 nm~830 nm。光场分布采用Instrument
Systems公司的LENGON 100角度仪来测量光场分布。采用积
分球来测试芯片输出光功率，仪器型号为Instrument Systems
公司的ISP500。采用Keithley-2461电源表来测试驱动电流
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持在96%以上。当入射角度大于50
°
时，反射率明显下降，
会降到30%；DBR-B薄膜的反射谱如图3（b）所示，当入
射角为0
°
~90
°
时，反射率都大于96%，入射角度大于50°
时仍然保持高反射率，将其用于倒装芯片，大角度入射光仍
然可以保持较高的萃取效率。
和工作电压。
2 结果与讨论
2.1 新型DBR膜系的模拟
传统的DBR-A膜系是由TiO
2
/ SiO
2
交替构成的，每层材
料的厚度对应GaN基Mini-LED芯片中心波长的1/4；该实
验用Essential Macleod软件设计了一种在全波段、全入射角
度下都具有高反射率的DBR-B膜系。DBR-A膜系反射谱的
模拟结果如图2（a）所示，入射角度为0
°
时，反射率保持
在96%以上。当入射角度大于50
°
时，反射率明显下降，会
降到50%以下。DBR-B膜系反射谱的模拟结果如图2（b）
所示，当入射角为0
°
~90
°
时，反射率都高于96%。
GaN基Mini-LED芯片量子阱发出的光是向各个角度射
出的，采用传统的DBR-A膜系作为反射镜，光的入射角度
大于50
°
时反射率下降，光的萃取效率变低，从而会降低
Mini-LED芯片的发光效率；新型的DBR-B膜系则可以克服
DBR-A膜系的不足，在各个入射角度下反射率都大于96%，
入射角度大于50
°
时仍然保持较高的反射率，可以有效提高
大角度入射光的萃取效率。
2.3 EL谱分析
GaN基Mini-LED芯片的工作电流通常为5 mA，该文测
试了注入5 mA的电流，GaN基Mini-LED芯片的电致发光
谱如图4所示，与DBR-A膜系相比，采用DBR-B膜系作为
反射镜制备的GaN基Mini-LED芯片的电致发光强度明显提
高，光谱的峰值位置和形态并没有改变。相对于DBR-A膜
系，新型的DBR-B膜系可以提高Mini-LED芯片的光萃取效
率。从DBR膜系反射谱可以看出， DBR-A膜系和DBR-B膜
系在入射角度小于40°时，有较高的反射率；当光的入射角
度大于50°时， DBR-A膜系反射率明显下降， DBR-B膜系
反射率还是保持在96%以上。Mini-LED 芯片量子阱发出的
光向各个角度射出，在GaN外延层和DBR薄膜界面处，当
光的入射角度大于50°时，采用DBR-A膜系作为反射镜，
反射率下降，Mini-LED 芯片光萃取效率降低；采用DBR-B
膜系作为反射镜，反射率在96%以上，Mini-LED 芯片的光
萃取效率提高，输出的光强也会增加。
2.2 新型DBR薄膜的制备
将TiO
2
和SiO
2
薄膜作为高低折射率材料来制备DBR薄
膜。图3为DBR薄膜的反射谱。测试设备为Agilent公司的
Cary-5000紫外-可见-近红外分光光度计。测试得出的反
射谱和Essential Macleod软件模拟结果是一致的。DBR-A薄
膜的反射谱如图3（a）所示，入射角度为0
°
时，反射率保
2.4 光场分布
图5为注入5 mA电流 时，GaN基Mini-LED芯片的光
场分布。Mini-LED芯片目前主要用于背光市场，芯片的光
场分布形态影响背光产品的视觉效果。与DBR-A膜系相比，
/
°
/
n
m
（a）DBR-A
/
n
m
（b）DBR-B
图2 Essential Macleod模拟的DBR-A和DBR-B膜系在420 nm~480 nm的反射谱，入射角度为0
°
~90
°
4
2
0
/
0
/
°
/
n
m
（a） DBR-A
/
n
m
（b） DBR-B
图3 DBR-A和DBR-B膜系在420 nm~480 nm波段的反射谱测量值，入射角度为0
°
~90
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/
°
4
2
0
/
0
/
°
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%
4
2
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/
0
/
%
4
2
0
/
0
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%
/
%
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1.42%，说明采用DBR-A和DBR-B膜系制备的Mini-LED
/
a
.
u
.
芯片在高温老化时都具有较高的可靠性。
3 结语
该文用Essential Macleod软件设计了一种在全波
段、全入射角下都具有高反射率的DBR膜系。该膜系在
420 nm~480 nm波段、入射角为0
°
~90
°
时反射率都高于96%，
有效弥补了传统的DBR膜系在大入射角下反射率低的缺点。
根据Essential Macleod软件设计的膜系，用真空镀膜机制备
了新型的DBR反射薄膜，实际测量的反射谱和模拟结果一
致，该反射薄膜在420 nm~480 nm波段、入射角为0
°
~90
°
/nm
图4 注入5 mA电流时2组GaN基Mini-LED芯片的电致
发光谱
时，反射率均高于96%。与传统DBR薄膜相比，采用新型
DBR反射薄膜制备的GaN基Mini-LED芯片的光场分布形
态、I-V特性和高温老化特性都保持不变，不会影响应用端
的视觉效果、驱动电路的稳定性以及芯片的可靠性；采用新
型DBR薄膜作为反射镜，GaN基Mini-LED芯片在工作电
°
°
°
°
°
°
°
°
°
°
°
°
°
流为5 mA的情况下，输出的光功率和插座效率分别提升了
5.6%和5.4%，这种提高得益于新的全角度高反射率DBR膜
系克服了传统结构DBR膜系在大角度入射时反射率会降低
的缺点。
图5 注入5 mA电流时2组GaN基Mini-LED芯片的光场分布
采用DBR-B膜系作为反光镜，GaN基Mini-LED芯片在各
个角度上的发光强度都有提高，但是整体的光场形态没有改
变，不会改变终端产品的视觉效果。
/
V
2.5 L-I-V曲线
图6为GaN基Mini-LED芯片的光功率-电流-电压
（L-I-V）特性曲线。Mini-LED芯片的I-V特性会影响驱动
电路的设计，第一层电极p-pad1、n-pad1与ITO、n-GaN
形成的欧姆接触决定了Mini-LED芯片的I-V特性，DBR薄
膜不会影响Mini-LED芯片的电学特性。与DBR-A膜系相
比，DBR-B膜系没有改变Mini-LED芯片的I-V特性，不
会影响芯片驱动电路的稳定性。与DBR-A膜系相比，采用
DBR-B膜系制备的GaN基Mini-LED芯片在5 mA的工作电
流下，光功率提高了5.6%，这与EL测试结果也是对应的。
与DBR-A膜系相比，DBR-B膜系提高了Mini-LED芯片内
部大角度入射光的萃取效率。
图7为GaN基Mini-LED芯片的插座效率曲线。与光输
出功率的测试结果一致。与DBR-A膜系相比，采用DBR-B
膜系制备的Mini-LED芯片在工作电流为5 mA的情况下，插
座效率提升了5.4%，进一步证明DBR-B膜系提高了Mini-
LED芯片内部大角度入射光的萃取效率，从而提高了芯片的
插座效率。
/mA
图6 2组GaN基Mini-LED芯片的L-I-V特性曲线
2.6 高温老化特性曲线
图8为GaN基Mini-LED芯片的高温老化特性曲线，结
温为150 ℃，老化电流为60 mA。GaN基Mini-LED芯片的
工作电流为5 mA，为了验证它的可靠性，该文采用比工作电
流更高的60 mA电流作为老化电流。采用DBR-A和DBR-B
膜系制备的Mini-LED芯片，在结温为150 ℃、老化电流为
60 mA的条件下老化2 000 h，光衰比例分别为1.26%和
/mA
图7 两组GaN基Mini-LED芯片的插座效率曲线
/
%
参考文献
[1]田朋飞，顾而丹，刘冉，等.氮化镓基Micro-LED的研究
（下转第139页）
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m
W
生 产 与 安 全 技 术
2021 NO.10（下）
中国新技术新产品
综合数据库法在矿山地质安全风险
管控工作中的应用
刘从胜
1
陈茂林
2
（1.陕西怡豪建设有限公司，陕西 西安 710000；2.中国葛洲坝集团第三工程有限公司，陕西 西安 710000）
摘 要：矿山地质安全风险管控工作内容繁杂，实践中会运用多种风险识别、分析、评价的方法，易造成割裂导
致结论混乱失真。综合数据库法在风险管控过程中实现了技术、方法、阶段的统一。该文介绍综合数据库法的理
论和操作方法，对地质工作中典型的风险点进行实践剖析：对地质风险进行分级，对风险数值进行逻辑或数理分
析，结合经济有效性判断来匹配的管控措施，从而降低矿山地质工作的风险值，为复杂工况或非标准化的风险管
控工作提供新的切入点。
关键词：综合数据库法；安全风险；分级管控
中图分类号：TD 21 文献标志码：A
0 概述
矿山地质工作包括勘探普查，技术管理等内容，其工作
中客观不定及人员的主观多变，矿山地质工作的安全风险管
控工作复杂困难。矿山地质工作内容中涉及设备管理、作业
活动、工程技术、区域环境等情况：危险与可操作性分析法
（HAZOP）可对标准化的地质技术管理进行评估管控；作业
条件危险性评价法（LEC）可用于区域环境下的作业评估管
控；安全检查表法对设备管理工作评估管理。矿山地质工作
是一个大系统，各种子系统相互运行、相互影响，用单一的
风险评估方法容易造成矿山地质工作各阶段时间空间上的
割裂；多种评估方法共同运用，评估方法的主客观不一致，
导致评估数据的繁杂重复，评估结论含混不清。
各种评估方法在评估目的、应用范围、定性定量和风险
定级等方面千差万别。任何风险评估方法均有局限，就导致
企业在风险评估全面性、一致性、应用性方面大打折扣。综
合数据库法使用一种方法，切合企业安全生产管理全过程，
充分运用风险管理的手段和方法，科学的数理模型，将风险
识别、分析、评价、管控、测量、监测紧密联结，确保风险
管理的连贯统一。矿山地质工作中运用综合数据库法更易于
安全风险评估和管控。
1 综合数据库法
1.1 综合数据库法的风险理论
风险是事物的属性，危险（隐患或事故）是事物的状态。
任何事物内含着在环境作用下朝着各种方向演化的倾向，这
是事物的基本属性，由事物的本质所决定。危险或隐患是事
（上接第15页）
现状[J].光源与照明， 2018，135（1）：5-8.
[2]李继军，聂晓梦，李根生，等.平板显示技术比较及研究
进展[J].中国光学， 2018，11（5）：706.
[3]Yonkee B P，Young E C，Denbaars S P，et free III-
nitride flip chip light-emitting-diode with wall plug efficiency over
70% utilizing a GaN tunnel junction[J].Applied Physics Letters，
2016，109（19）：1687.
[4]Wierer J J，Steigerwald D A，Krames M R，et -power
AlGaInN flip-chip light-emitting diodes[J].Applied Physics Letters，
100
归
一
化
光
功
率
/
%
98
96
05001 0001 500
老化时间/h
2 000
图8 2组GaN基Mini-LED芯片的高温老化特性曲线
2001，78（22）：3379-3381.
[5]Diana F S，De Smet T，Guth tive coating for flip-chip
chip-scale package LEDs improved package efficiency:U.S. Patent
Application 15/765,113[P].2018-09-27.
[6]Bhat J C，Steigerwald D nductor LED flip-chip with
high reflectivity dielectric coating on the mesa:U.S. Patent Applicati
on 09/852,857[P].2003-03-06.
[7] DA Steigerwald，Lester S D，Wierer J reflecti
ve ohmic contacts to III-nitride flip-chip LEDs:U.S. Patent
6573537B1[P].2003-07-03.
[8]Steigerwald D A，Bhat J C，Ludowise M ting scheme
for large and small area semiconductor light emitting flip chip devices
:U.S. Patent 7095061B2[P].2006-08-22.
[9]Song J O，Kwak J S，Seong T -doped indium oxide∕
Ag ohmic contacts for high-power flip-chip light-emitting diodes [J].
Applied Physics Letters，2005，86（6）：3379.
[10]Jin X，Wei Z，Meng P，et -extraction enhancem
ent of GaN-based 395 nm flip-chip light-emitting diodes by an
Al-doped ITO transparent conductive electrode[J].Optics Letters，
2018，43（11）：2684-2687..
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全角度高反射率DBR对 GaN基
蓝光Mini-LED芯片发光性能的提升
徐 瑾
（三安光电股份有限公司 ，福建 厦门 36 1000）
摘 要：该文采用Essential Macleod软件设计了一种在420 nm~480 nm波段且具有全入射角度、高反射率（大于
96%）的TiO
2
/SiO
2
分布布拉格反射镜（DBR）膜系，并采用这种全角度高反射率DBR膜系作为GaN基蓝光
Mini-LED芯片的反射镜。研究结果表明，与对应唯一中心波长的传统结构DBR膜系相比，它具有全角度高反
射率DBR膜系的蓝光Mini-LED芯片的I-V特性、光场分布形态且高温老化特性保持不变，在5 mA的工作电流
下，输出的光功率和插座效率分别提升了5.6%和5.4%，其原因是全角度高反射率DBR膜系克服了传统结构DBR
膜系在大角度入射时 反射率下降的缺点。
关键词：氮化镓；Mini-LED；分布布拉格反射镜；光输出功率
中图分类号：TN 312+.8 文献标志码：A
镀膜时腔体温度为230 ℃，真空度为1.06658×10
-2
Pa。
该文将传统的DBR薄膜定义为DBR-A，将新型的
Mini-LED背光显示技术具有色域宽、亮度高以及饱和
DBR薄膜定义为DBR-B。分别采用DBR-A、DBR-B薄
度高等优点，在电视、显示器以及平板电脑等消费类电子产
膜作为反射镜制备倒装结构的GaN基Mini-LED芯片，芯
品领域具有广阔的应用前景和巨大的市场价值
[1-2]
，也是近
片尺寸为180
μm
×400
μm
，芯片结构示意图如图1所示。
年来全球LED领域的研究热点
[3]
。GaN基Mini-LED芯片通
具体制造过程如下：通过MOCVD在4英寸图形化蓝宝石
常采用倒装结构，早期倒装LED芯片采用金属Ag反射镜提
衬底上生长蓝光LED外延结构，主要包括n-GaN、InGaN
高光萃取效率
[4-9]
，A g薄膜电阻率低，有利于电流扩展，适
量子阱（MQW）和p-GaN；通过干法刻蚀有源区并漏出
合大功率芯片，主要用于车灯市场。不过Ag容易氧化和迁
n-GaN层，并在p-GaN上溅射一层100 nm的ITO作为
移，芯片在老化过程中经常出现漏电流。为了提高倒装芯片
透明电极；经光刻和电子束蒸发沉积Cr/Al/Ti/Ni/Ti/Al/Ti
的可靠性，研究人员用分布布拉格反射镜（Distributed Bragg
（20 nm/100 nm/50 nm/450 nm/50 nm/2 000 nm/50 nm）作为
Reflector，DBR）替代Ag反射镜。DBR是由高低折射率介
第一层电极p-pad1、n-pad1，分别与ITO、n-GaN形成欧
质材料周期性交替组成的光学膜系，介质材料具有较高的
姆接触；用光学镀膜机蒸镀DBR-A、DBR-B薄膜并将其
稳定性，采用DBR作为反射镜可以提高器件的良率和可靠
性
[10]
。传统DBR膜系中每层材料厚度对应中心波长的1/4，
作为反射镜，并在DBR薄膜上干法刻蚀出小孔，分别位于
p-pad1、n-pad1电极上方；用电子束蒸发台沉积Ti/Al/Ti/
对正入射的光具有高反射率，随着入射角度变大，DBR膜
Pt/Au（2 nm/1 000 nm/200 nm/50 nm/300 nm）作为第二层电
系反射谱会出现反射率急剧下降的现象，这种变化会限制
极p-pad2、n-pad2，分别通过DBR薄膜内小孔与p-pad1、
GaN基Mini-LED芯片光萃取效率的提升，进而降低了芯片
n-pad1电极连通。外延片经蓝宝石衬底减薄、激光隐形切
的发光效率。
割和裂片，以获得单粒芯片进行后续测试。
为了提高GaN基Mini-LED芯片的光萃取效率，该文采
用Essential Macleod软件设计了一种全角度高反射率DBR膜
系，并使用光学镀膜机制备该新型DBR膜系，角度分辨反
射谱测量结果与模拟值吻合。笔者进一步验证发现，采用全
角度高反射率DBR膜系与传统结构DBR膜系相比，能够有
效提升GaN基Mini-LED芯片的光输出功率。
0 引言
1 实验
1.1 模拟和样品制备
GaN基Mini-LED芯片的电致发光谱在420 nm~480 nm
波段，中心波长大约为445 nm。根据GaN基Mini-LED芯片
的发光波段，该实验采用Essential Macleod软件设计了一种
新型的DBR膜系，该膜系在420 nm~480 nm波段、 0
°
~90
°
入
射角下具有较高的反射率。根据模拟的新型DBR膜系，采用
真空镀膜机制备DBR薄膜，光学镀膜机型号为日本Optorun
公司OTFC-1550， TiO
2
和SiO
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分别作为高、低折射率材料，
图1 DBR作为反射镜的GaN基Mini-LED芯片结构示意图
1.2 样品表征
使用Agilent公司的 Cary-5000 紫外-可见-近红外分
光光度计来测定反射光谱，光谱范围为190 nm~3 300 nm。
采用Instrument Systems公司CAS140CT-151光谱仪来测试
EL谱，其范围为360 nm~830 nm。光场分布采用Instrument
Systems公司的LENGON 100角度仪来测量光场分布。采用积
分球来测试芯片输出光功率，仪器型号为Instrument Systems
公司的ISP500。采用Keithley-2461电源表来测试驱动电流
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持在96%以上。当入射角度大于50
°
时，反射率明显下降，
会降到30%；DBR-B薄膜的反射谱如图3（b）所示，当入
射角为0
°
~90
°
时，反射率都大于96%，入射角度大于50°
时仍然保持高反射率，将其用于倒装芯片，大角度入射光仍
然可以保持较高的萃取效率。
和工作电压。
2 结果与讨论
2.1 新型DBR膜系的模拟
传统的DBR-A膜系是由TiO
2
/ SiO
2
交替构成的，每层材
料的厚度对应GaN基Mini-LED芯片中心波长的1/4；该实
验用Essential Macleod软件设计了一种在全波段、全入射角
度下都具有高反射率的DBR-B膜系。DBR-A膜系反射谱的
模拟结果如图2（a）所示，入射角度为0
°
时，反射率保持
在96%以上。当入射角度大于50
°
时，反射率明显下降，会
降到50%以下。DBR-B膜系反射谱的模拟结果如图2（b）
所示，当入射角为0
°
~90
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时，反射率都高于96%。
GaN基Mini-LED芯片量子阱发出的光是向各个角度射
出的，采用传统的DBR-A膜系作为反射镜，光的入射角度
大于50
°
时反射率下降，光的萃取效率变低，从而会降低
Mini-LED芯片的发光效率；新型的DBR-B膜系则可以克服
DBR-A膜系的不足，在各个入射角度下反射率都大于96%，
入射角度大于50
°
时仍然保持较高的反射率，可以有效提高
大角度入射光的萃取效率。
2.3 EL谱分析
GaN基Mini-LED芯片的工作电流通常为5 mA，该文测
试了注入5 mA的电流，GaN基Mini-LED芯片的电致发光
谱如图4所示，与DBR-A膜系相比，采用DBR-B膜系作为
反射镜制备的GaN基Mini-LED芯片的电致发光强度明显提
高，光谱的峰值位置和形态并没有改变。相对于DBR-A膜
系，新型的DBR-B膜系可以提高Mini-LED芯片的光萃取效
率。从DBR膜系反射谱可以看出， DBR-A膜系和DBR-B膜
系在入射角度小于40°时，有较高的反射率；当光的入射角
度大于50°时， DBR-A膜系反射率明显下降， DBR-B膜系
反射率还是保持在96%以上。Mini-LED 芯片量子阱发出的
光向各个角度射出，在GaN外延层和DBR薄膜界面处，当
光的入射角度大于50°时，采用DBR-A膜系作为反射镜，
反射率下降，Mini-LED 芯片光萃取效率降低；采用DBR-B
膜系作为反射镜，反射率在96%以上，Mini-LED 芯片的光
萃取效率提高，输出的光强也会增加。
2.2 新型DBR薄膜的制备
将TiO
2
和SiO
2
薄膜作为高低折射率材料来制备DBR薄
膜。图3为DBR薄膜的反射谱。测试设备为Agilent公司的
Cary-5000紫外-可见-近红外分光光度计。测试得出的反
射谱和Essential Macleod软件模拟结果是一致的。DBR-A薄
膜的反射谱如图3（a）所示，入射角度为0
°
时，反射率保
2.4 光场分布
图5为注入5 mA电流 时，GaN基Mini-LED芯片的光
场分布。Mini-LED芯片目前主要用于背光市场，芯片的光
场分布形态影响背光产品的视觉效果。与DBR-A膜系相比，
/
°
/
n
m
（a）DBR-A
/
n
m
（b）DBR-B
图2 Essential Macleod模拟的DBR-A和DBR-B膜系在420 nm~480 nm的反射谱，入射角度为0
°
~90
°
4
2
0
/
0
/
°
/
n
m
（a） DBR-A
/
n
m
（b） DBR-B
图3 DBR-A和DBR-B膜系在420 nm~480 nm波段的反射谱测量值，入射角度为0
°
~90
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°
4
2
0
/
0
/
°
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2
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0
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0
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高 新 技 术
2021 NO.10（下）
中国新技术新产品
1.42%，说明采用DBR-A和DBR-B膜系制备的Mini-LED
/
a
.
u
.
芯片在高温老化时都具有较高的可靠性。
3 结语
该文用Essential Macleod软件设计了一种在全波
段、全入射角下都具有高反射率的DBR膜系。该膜系在
420 nm~480 nm波段、入射角为0
°
~90
°
时反射率都高于96%，
有效弥补了传统的DBR膜系在大入射角下反射率低的缺点。
根据Essential Macleod软件设计的膜系，用真空镀膜机制备
了新型的DBR反射薄膜，实际测量的反射谱和模拟结果一
致，该反射薄膜在420 nm~480 nm波段、入射角为0
°
~90
°
/nm
图4 注入5 mA电流时2组GaN基Mini-LED芯片的电致
发光谱
时，反射率均高于96%。与传统DBR薄膜相比，采用新型
DBR反射薄膜制备的GaN基Mini-LED芯片的光场分布形
态、I-V特性和高温老化特性都保持不变，不会影响应用端
的视觉效果、驱动电路的稳定性以及芯片的可靠性；采用新
型DBR薄膜作为反射镜，GaN基Mini-LED芯片在工作电
°
°
°
°
°
°
°
°
°
°
°
°
°
流为5 mA的情况下，输出的光功率和插座效率分别提升了
5.6%和5.4%，这种提高得益于新的全角度高反射率DBR膜
系克服了传统结构DBR膜系在大角度入射时反射率会降低
的缺点。
图5 注入5 mA电流时2组GaN基Mini-LED芯片的光场分布
采用DBR-B膜系作为反光镜，GaN基Mini-LED芯片在各
个角度上的发光强度都有提高，但是整体的光场形态没有改
变，不会改变终端产品的视觉效果。
/
V
2.5 L-I-V曲线
图6为GaN基Mini-LED芯片的光功率-电流-电压
（L-I-V）特性曲线。Mini-LED芯片的I-V特性会影响驱动
电路的设计，第一层电极p-pad1、n-pad1与ITO、n-GaN
形成的欧姆接触决定了Mini-LED芯片的I-V特性，DBR薄
膜不会影响Mini-LED芯片的电学特性。与DBR-A膜系相
比，DBR-B膜系没有改变Mini-LED芯片的I-V特性，不
会影响芯片驱动电路的稳定性。与DBR-A膜系相比，采用
DBR-B膜系制备的GaN基Mini-LED芯片在5 mA的工作电
流下，光功率提高了5.6%，这与EL测试结果也是对应的。
与DBR-A膜系相比，DBR-B膜系提高了Mini-LED芯片内
部大角度入射光的萃取效率。
图7为GaN基Mini-LED芯片的插座效率曲线。与光输
出功率的测试结果一致。与DBR-A膜系相比，采用DBR-B
膜系制备的Mini-LED芯片在工作电流为5 mA的情况下，插
座效率提升了5.4%，进一步证明DBR-B膜系提高了Mini-
LED芯片内部大角度入射光的萃取效率，从而提高了芯片的
插座效率。
/mA
图6 2组GaN基Mini-LED芯片的L-I-V特性曲线
2.6 高温老化特性曲线
图8为GaN基Mini-LED芯片的高温老化特性曲线，结
温为150 ℃，老化电流为60 mA。GaN基Mini-LED芯片的
工作电流为5 mA，为了验证它的可靠性，该文采用比工作电
流更高的60 mA电流作为老化电流。采用DBR-A和DBR-B
膜系制备的Mini-LED芯片，在结温为150 ℃、老化电流为
60 mA的条件下老化2 000 h，光衰比例分别为1.26%和
/mA
图7 两组GaN基Mini-LED芯片的插座效率曲线
/
%
参考文献
[1]田朋飞，顾而丹，刘冉，等.氮化镓基Micro-LED的研究
（下转第139页）
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生 产 与 安 全 技 术
2021 NO.10（下）
中国新技术新产品
综合数据库法在矿山地质安全风险
管控工作中的应用
刘从胜
1
陈茂林
2
（1.陕西怡豪建设有限公司，陕西 西安 710000；2.中国葛洲坝集团第三工程有限公司，陕西 西安 710000）
摘 要：矿山地质安全风险管控工作内容繁杂，实践中会运用多种风险识别、分析、评价的方法，易造成割裂导
致结论混乱失真。综合数据库法在风险管控过程中实现了技术、方法、阶段的统一。该文介绍综合数据库法的理
论和操作方法，对地质工作中典型的风险点进行实践剖析：对地质风险进行分级，对风险数值进行逻辑或数理分
析，结合经济有效性判断来匹配的管控措施，从而降低矿山地质工作的风险值，为复杂工况或非标准化的风险管
控工作提供新的切入点。
关键词：综合数据库法；安全风险；分级管控
中图分类号：TD 21 文献标志码：A
0 概述
矿山地质工作包括勘探普查，技术管理等内容，其工作
中客观不定及人员的主观多变，矿山地质工作的安全风险管
控工作复杂困难。矿山地质工作内容中涉及设备管理、作业
活动、工程技术、区域环境等情况：危险与可操作性分析法
（HAZOP）可对标准化的地质技术管理进行评估管控；作业
条件危险性评价法（LEC）可用于区域环境下的作业评估管
控；安全检查表法对设备管理工作评估管理。矿山地质工作
是一个大系统，各种子系统相互运行、相互影响，用单一的
风险评估方法容易造成矿山地质工作各阶段时间空间上的
割裂；多种评估方法共同运用，评估方法的主客观不一致，
导致评估数据的繁杂重复，评估结论含混不清。
各种评估方法在评估目的、应用范围、定性定量和风险
定级等方面千差万别。任何风险评估方法均有局限，就导致
企业在风险评估全面性、一致性、应用性方面大打折扣。综
合数据库法使用一种方法，切合企业安全生产管理全过程，
充分运用风险管理的手段和方法，科学的数理模型，将风险
识别、分析、评价、管控、测量、监测紧密联结，确保风险
管理的连贯统一。矿山地质工作中运用综合数据库法更易于
安全风险评估和管控。
1 综合数据库法
1.1 综合数据库法的风险理论
风险是事物的属性，危险（隐患或事故）是事物的状态。
任何事物内含着在环境作用下朝着各种方向演化的倾向，这
是事物的基本属性，由事物的本质所决定。危险或隐患是事
（上接第15页）
现状[J].光源与照明， 2018，135（1）：5-8.
[2]李继军，聂晓梦，李根生，等.平板显示技术比较及研究
进展[J].中国光学， 2018，11（5）：706.
[3]Yonkee B P，Young E C，Denbaars S P，et free III-
nitride flip chip light-emitting-diode with wall plug efficiency over
70% utilizing a GaN tunnel junction[J].Applied Physics Letters，
2016，109（19）：1687.
[4]Wierer J J，Steigerwald D A，Krames M R，et -power
AlGaInN flip-chip light-emitting diodes[J].Applied Physics Letters，
100
归
一
化
光
功
率
/
%
98
96
05001 0001 500
老化时间/h
2 000
图8 2组GaN基Mini-LED芯片的高温老化特性曲线
2001，78（22）：3379-3381.
[5]Diana F S，De Smet T，Guth tive coating for flip-chip
chip-scale package LEDs improved package efficiency:U.S. Patent
Application 15/765,113[P].2018-09-27.
[6]Bhat J C，Steigerwald D nductor LED flip-chip with
high reflectivity dielectric coating on the mesa:U.S. Patent Applicati
on 09/852,857[P].2003-03-06.
[7] DA Steigerwald，Lester S D，Wierer J reflecti
ve ohmic contacts to III-nitride flip-chip LEDs:U.S. Patent
6573537B1[P].2003-07-03.
[8]Steigerwald D A，Bhat J C，Ludowise M ting scheme
for large and small area semiconductor light emitting flip chip devices
:U.S. Patent 7095061B2[P].2006-08-22.
[9]Song J O，Kwak J S，Seong T -doped indium oxide∕
Ag ohmic contacts for high-power flip-chip light-emitting diodes [J].
Applied Physics Letters，2005，86（6）：3379.
[10]Jin X，Wei Z，Meng P，et -extraction enhancem
ent of GaN-based 395 nm flip-chip light-emitting diodes by an
Al-doped ITO transparent conductive electrode[J].Optics Letters，
2018，43（11）：2684-2687..
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