GaN基LED的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、GaN基LED作為一種新型的固態(tài)光源，具有低功耗，長(zhǎng)壽命，高發(fā)光效率等優(yōu)點(diǎn)，在顯示、照明、指示方面發(fā)揮著越來越大的作用。盡管GaN基LED具有許多性能上的優(yōu)點(diǎn)，但是仍然有許多的問題有待解決，例如p-GaN材料的激活，p型透明電極的制備以及器件可靠性的相關(guān)研究。本文研究了GaN基LED制備過程中的關(guān)鍵工藝，器件電學(xué)特性的退化以及影響器件發(fā)光特性的內(nèi)在機(jī)制，為制備高亮度GaN基藍(lán)光LED鋪平了道路。主要的研究工作和成果如下:
　　

2、1.充分考慮H在GaN材料中可能發(fā)生的反應(yīng)，并對(duì)其中的可逆反應(yīng)進(jìn)行了深入的討論。結(jié)合p-GaN中H通過補(bǔ)償受主雜質(zhì)從而影響p型摻雜濃度的作用機(jī)制，對(duì)n-GaN材料中H的作用機(jī)制進(jìn)行完善和擴(kuò)展。
　　 2.研究了在空氣和氮?dú)庵衟-GaN材料的退火實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)表明，在氮?dú)庵型嘶鸷?，p-GaN材料中大量的H還會(huì)留在體內(nèi)，只是在退火后會(huì)形成某種含H穩(wěn)定物，而這種含H穩(wěn)定物在受到外界熱應(yīng)力的作用下分解，從而使Mg-H絡(luò)合物重新生成，導(dǎo)致p-

3、GaN材料的微分電阻的增大。而在空氣中退火后，大部分的H從材料體內(nèi)析出，導(dǎo)致材料內(nèi)的H含量顯著的減少，所以能夠形成的含H穩(wěn)定物也就更少，因此其微分電阻基本不受外界熱應(yīng)力的影響。
　　 3.討論了GaN基LED制備過程中的關(guān)鍵工藝，系統(tǒng)闡述了歐姆接觸的制備，研究了不同退火氣氛中Ni/Au歐姆接觸的退火模型，并進(jìn)行了分類、總結(jié)。對(duì)空氣中退火的Ni/Au電極進(jìn)行了微結(jié)構(gòu)分析。通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了Ni和Au在p型歐姆接觸中所起的作用是不同的，

4、分析發(fā)現(xiàn)，Ni的作用是形成歐姆接觸，而Au的作用是提供傳導(dǎo)路徑，從而提高Ni/Au薄膜的傳導(dǎo)性。
　　 4.研究了小電流下GaN基LED的I-V特性，進(jìn)一步完善了傳統(tǒng)的擴(kuò)散-復(fù)合理論，提出了空穴引起的隧穿電流模型。研究了大電流應(yīng)力下GaN基LED的退化，分析發(fā)現(xiàn)，亞閾值區(qū)電流的退化是由淺能級(jí)缺陷引起的。p-GaN表面在電應(yīng)力作用下出現(xiàn)裂紋，直接影響到p型電極表面形貌，導(dǎo)致串連電阻增大，從而引起正向?qū)▍^(qū)的退化。通過對(duì)反向截至區(qū)的