GaN基LED的N極性n型歐姆接觸及老化性能研究.pdf

1、近年來(lái),GaN材料以其優(yōu)良的光電性能,一直是半導(dǎo)體材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),并且在固態(tài)照明領(lǐng)域具有誘人的應(yīng)用前景。目前多數(shù)商業(yè)化的GaN基LED通常是在藍(lán)寶石和SiC襯底上,通過(guò)有機(jī)物化學(xué)氣相沉積生長(zhǎng)。相比這兩種襯底,硅襯底不僅具有較低價(jià)格、良好的熱導(dǎo)性和成熟的生產(chǎn)工藝等優(yōu)點(diǎn)。而且硅襯底GaN可以非常容易的轉(zhuǎn)移到其它襯底上制成垂直結(jié)構(gòu)LED,有效地解決傳統(tǒng)同側(cè)結(jié)構(gòu)帶來(lái)的電流擁擠、電壓過(guò)高和散熱難等問(wèn)題,非常適合制作大功率LED,并且轉(zhuǎn)移后的垂

2、直結(jié)構(gòu)芯片還會(huì)使N極性面朝上,有利于粗化提高出光效率,改善光電性能。而和同側(cè)結(jié)構(gòu)不同的是垂直結(jié)構(gòu)需要在GaN的N極性面制作優(yōu)良的n型歐姆接觸,這卻比在Ga極性面上困難很多。本文對(duì)硅襯底GaN基LED N極性n型歐姆接觸進(jìn)行了系統(tǒng)研究；并初步研究分析了硅襯底GaN基功率型藍(lán)光LED老化性能。獲得的主要研究成果如下:
　　 1、對(duì)于光滑面的N極性n-GaN表面,利用稀鹽酸清洗,Ti／Al電極不用退火就能獲得比接觸電阻率低,穩(wěn)定性好的

3、歐姆接觸。
　　 2、深入地研究了表面處理對(duì)粗化的N極性n-CmN面歐姆接觸的影響,結(jié)果表明氬氣等離子處理+稀鹽酸清洗能有效地降低粗化的N極性n-GaN與Al／Ti／Au所形成的歐姆接觸電阻率,并且使LED具有穩(wěn)定的工作電壓,XPS結(jié)果表明這種處理方式能降低接觸表面勢(shì)壘高度、并且在界面形成大量N空位,且在隨后的退火過(guò)程中能消耗掉活性O(shè)原子。
　　 3、首次研究了AlN緩沖層對(duì)N極性n型歐姆接觸的影響,結(jié)果表明AlN緩沖層

4、的存在是硅襯底GaN基LED獲得低比接觸電阻率、高熱穩(wěn)定性歐姆接觸的關(guān)鍵。我們將因?yàn)闅w為:AlN的存在能阻隔內(nèi)部N原子和Ga原子向外擴(kuò)散造成的N空位湮滅和Ga空位產(chǎn)生(N空位和Ga空位在GaN中分別起施主和受主的作用)。
　　 4、通過(guò)傳輸線(xiàn)法(CTLM)計(jì)算了N極性n-GaN與Ti／Al、Al電極形成的非合金歐姆接觸電阻率,ρc=10-5Ω·cm2。并且不同溫度退火后,結(jié)果變化不大,說(shuō)明歐姆接觸具有很好的穩(wěn)定性,這一結(jié)果完全可

5、以滿(mǎn)足大功率LED的需求。
　　 5、比較了硅襯底GaN基LED上 Ti／Al、Al／Ti／Au、Cr／Pt／Au和AuGeNi／Ni／Al／Ni／Au電極的性能,結(jié)果表明,Al／Ti／Au、Ti／Al能獲得較低的歐姆接觸電阻率,且LED在老化過(guò)程中具有較穩(wěn)定的工作電壓。
　　 6、報(bào)道了加速老化對(duì)硅襯底GaN基功率型垂直結(jié)構(gòu)藍(lán)光LED光電性能影響。結(jié)果表明,該芯片封裝的LED經(jīng)過(guò)900mA、常溫下老化1044h后,沒(méi)有