GaN藍(lán)光LED的生長(zhǎng)特性研究.pdf

1、本文主要介紹了GaN基藍(lán)光LED具體生長(zhǎng)方法，介紹各參數(shù)對(duì)產(chǎn)品性能的影響，并介紹了一些提高產(chǎn)品性能的手段：
　　(1)、首先介紹了GaN的基本性質(zhì)和生長(zhǎng)過(guò)程中的主要影響參數(shù)，外延生長(zhǎng)需要比較高的Ⅴ/Ⅲ比，Ⅴ/Ⅲ比會(huì)影響材料的晶體質(zhì)量情況，高的Ⅴ/Ⅲ可以減小晶體中的螺型位錯(cuò)和刃型位錯(cuò)，提高晶體的質(zhì)量；高壓可以提高原子的表面遷移率，高壓下主要是3D生長(zhǎng)模式，低壓下主要是2D-3D混合生長(zhǎng)模式，低壓也有利于摻雜，在Al、In摻雜的時(shí)候通

2、常采用較低的壓力。
　　(2)、介紹了PSS襯底對(duì)比planar襯底的優(yōu)越性，PSS襯底可以有效地減少晶體缺陷，XRD測(cè)量PSS襯底的002和102面的半高寬都有著很大的下降，而且圖形襯底可以增加30％的出光效率；成核階段中成核的厚度對(duì)于PSS襯底的閉合有這很大影響，通過(guò)實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)，4min生長(zhǎng)時(shí)間(20nm-30nm的成核厚度)可以得到最好的晶體質(zhì)量，粗化層階段需要較高的壓力可以抑制2D生長(zhǎng)，通過(guò)3D模式來(lái)得到更加粗糙的表面；

3、生長(zhǎng)速率會(huì)影響晶體的質(zhì)量，生長(zhǎng)速率越低得到的晶體質(zhì)量越好，質(zhì)量越高缺陷越多，生長(zhǎng)速率由1.64μm/H增加到3.66μm/H時(shí)，X射線衍射GaN(0002)和(10-12)峰的半高寬分別由233弧秒、263弧秒增加到了247弧秒、366弧秒，為了保更快更好的生長(zhǎng)，一般采用2.0μm/H左右的生長(zhǎng)速率最為合適。
　　(3)、介紹了Si作為電子來(lái)源的主要摻雜方法，通過(guò)dilute、source和inject等MFC來(lái)達(dá)到精確控制，Si

4、的摻雜量和摻雜濃度呈線性；在nGaN層和MQW層接觸面，我們采用漸變摻雜和間隔摻雜來(lái)對(duì)電流進(jìn)行擴(kuò)展，可以有效的增加器件的靜電抗性，也可以減小漏電，兩種方法均能提高ESD通過(guò)率30％左右，但是漸變摻雜可能會(huì)引起工作電壓的上升；在nGaN中間我們使用nAlGaN/GaN來(lái)控制缺陷向上層的延伸，nAlGaN/GaN超晶格能夠?qū)⑷毕萦行У淖钄?，同時(shí)也能夠?qū)崿F(xiàn)一定的電流擴(kuò)展，過(guò)厚的AlGaN層由于應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致表面出現(xiàn)六邊形裂紋。
　　(4)、

5、分析了InGaN量子阱的發(fā)光機(jī)理即量子限制starker效應(yīng)進(jìn)行電子和空穴的限制，In相分離形成富In區(qū)復(fù)合發(fā)光；研究了InGaN生長(zhǎng)過(guò)程中溫度決定了發(fā)光的波長(zhǎng)，溫度越高，In摻入越困難，低溫情況下晶體質(zhì)量不能得到很好的保證，InGaN生長(zhǎng)中采用700-800℃最為適宜，TEGa的流量決定了量子阱的生長(zhǎng)速率，阱和壘的厚度越大，其發(fā)光波長(zhǎng)越長(zhǎng)，單色性越差，2.5nm-3nm的阱的寬度發(fā)光效率最高同時(shí)光色越好；高壓不利于In的摻入，壓力越大