论文部分内容阅读
本论文对制作高亮度GaN基蓝绿色发光二极管(LED)器件中的一些关键技术问题进行了详细的研究。
首先，讨论了制作高质量的p型和n型欧姆接触电极的问题。从p-GaN的材料退火，电极类型的选择，p-GaN的表面处理条件以及电极的退火气氛和退火温度等方面优化了低比接触电阻率p型电极的制作工艺。然后，提出了与p型欧姆接触电极制作工艺协调的新型Ni/Al和Ni/Al/Ni/Au结构作为n型欧姆接触电极，并对其退火条件进行了优化。
感应耦合等离子体(ICP)刻蚀技术在GaN基LED器件的制作过程中得到了广泛的应用。通过n-GaN刻蚀前后光学和电学特性的变化研究了Cl2/Ar和Cl2/N2ICP刻蚀的影响。结果表明，刻蚀以后n-GaN表面O/Ga原子浓度比的降低可以抑制光致荧光谱(PL)中近带边发射峰强度的减弱，在n-GaN表面N空位(VN)或离子轰击引起的缺陷占主导作用时可以获得较低的欧姆接触电阻。根据上述结果，利用Cl2/Ar/BCl3(32：8：10)等离子体首次实现了GaN/Al0.28Ga0.72N异质结的非选择性和光滑ICP刻蚀。俄歇电子能谱(AES)的分析表明，在刻蚀过程中从AlGaN的表面除去氧对获得非选择性刻蚀和光滑的刻蚀表面是至关重要的。另一方面，利用Cl2/N2/O2(40：10：2)等离子体获得了GaN对Al0.28Ga0.72N材料的高达60：1的刻蚀选择比，同时保持了较高的GaN刻蚀速率(320nm/min)，这是迄今为止国际上报道的最好结果。
等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术常用于制备ICP干法刻蚀的SiO2或SiNx掩膜材料。比较了SiNx和SiO2作盖层进行材料退火对p-GaN电特性的影响，并对PECVD制作SiO2掩膜材料的技术方案进行了优化。
在此基础上，成功地制作了高亮度的GaN基蓝绿光LED器件。在20mA的正向注入电流下，正向工作电压小于3.4V，蓝光峰值波长为460-470nm，输出光功率大于6mW，绿光的峰值波长大于506nm，输出光功率大于4mW，在-5V的反向电压下，反向漏电流小于0.9μA。