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近年来,随着GaN基LED发光技术的迅速发展,LED芯片的电光转换效率不断提高,LED照明产品也已经普及到千家万户。硅衬底垂直结构LED芯片具有良好的散热性能和较高的光提取效率,被广泛应用于手电筒、汽车大灯和手机闪光灯等大功率LED器件。其中,高反射率的p-GaN欧姆接触电极是提高LED芯片电光转换效率和光提取效率的关键所在。对可见光反射效率最高的Ag作为p-GaN反射镜的首选金属材料,却因为与p-GaN之间的功函数相差较大而难以直接形成良好的欧姆接触。金属Ni能够改善Ag与p-GaN的电接触性能,但其欧姆接触的形成机理尚不够明确,且Ni的存在对Ag反射率造成的影响问题仍未能解决。本论文以硅衬底GaN基绿光LED芯片为实验对象,研究了Ni对Ag/p-GaN界面接触性能的影响机理,探讨了含Ni的Ag基p-GaN反射电极对LED器件光电性能造成的影响,以及Ni金属退火温度对p-GaN中Mg的激活的影响,得出了以下研究成果:1、通过对比不同结构Ag基p-GaN反射镜的反射率,发现界面处Ni的存在确实会阻碍Ag基p-GaN反射镜对光的反射性能。通过对比合金前后反射镜的反射率变化,证实了合金会使Ni氧化并反转逐渐离开Ag/p-GaN界面。采用二次离子质谱仪（SIMS）和X射线光电子能谱仪（XPS）测试发现,经过牺牲Ni处理后,p-GaN表面仍会残留少量的Ni元素,并证实是以Ni2O3的形式存在,这也是目前为止已报道的首次证实了p-GaN表面Ni的氧化物为Ni2O3。利用XPS对牺牲Ni处理前后p-GaN的表面表面态进行了表征,发现牺牲Ni处理后,p-GaN表面Ga 2p3结合能峰位朝低能方向移动了0.3 eV,表明p-GaN表面费米能级朝价带顶移动,减少了Ag/p-GaN接触的能带弯曲,降低了接触的肖特基势垒高度,进而提高了Ag与p-GaN之间的欧姆接触性能。由此推测出Ni影响Ag基p-GaN欧姆接触性能的作用机理为:Ag与p-GaN之间的欧姆接触性能主要依赖于p-GaN的表面状态,尤其是以Ga2O3为主的氧化物层的影响;p-GaN表面的Ni会夺取Ga2O3中的O形成Ni2O3,Ga2O3被消耗使得p-GaN的表面费米能级降低,进而改善了Ag与p-GaN之间的欧姆接触性能;而在氧气中合金之后,p-GaN表面会重新被氧化形成稳定态的Ga2O3,界面欧姆接触性能降低至原生状态水平。2、通过对集成了不同Ag基p-GaN反射镜的LED芯片光电性能的对比,发现Ag/p-GaN界面处的Ni会降低Ag的反射率,进而导致LED芯片光功率和外量子效率的下降,牺牲Ni处理即使残留了Ni2O3,但由于量极少而不会影响LED芯片的光学性能;集成了不含Ni的纯Ag基p-GaN反射镜的LED芯片光学性能较好,但其在大电流下的工作电压明显高于集成了含Ni的Ag基p-GaN反射镜的LED芯片,经过探讨认为这是因为没有Ni2O3的调控作用,纯Ag基p-GaN反射镜在后续高温的工艺中电学性能遭到了严重的破坏,导致LED芯片工作电压的上升;集成了牺牲Ni处理的Ag基p-GaN反射镜的LED芯片不仅具有集成了纯Ag反射镜LED芯片同样高的光功率和外量子效率,还具有集成了NiAg基反射镜的LED芯片同样低的工作电压,对比三种LED芯片发现集成了牺牲Ni处理的Ag基反射镜的LED芯片的电光效率也最高。3、通过实验研究了p-GaN表面Ni金属的作用下,不同激活温度对LED芯片光电性能的影响,探讨了Ni对Mg激活浓度的作用机理。实验发现退火温度在350℃以下,随着温度的上升,Ni能够促进Mg的激活,产生更多的空穴,进而提高LED芯片的光电性能;而当退火温度高于350℃,Ni会促进p-GaN中N空位的增加,导致空穴浓度下降,进而降低LED芯片的光电性能。通过对比分别集成了Ni覆盖退火的Ag基反射镜和NiAg基反射镜的LED芯片工作电压,验证了第2章Ni对Ag/p-GaN欧姆接触的作用机理,并认为Ni2O3的存在能够提高Ag/p-GaN欧姆接触性能的热稳定性,保证Ag基反射镜在高温工艺中电学性能不受影响。本论文还对金属/p-GaN之间欧姆接触性能的测试方法做了改进,采用等离子体刻蚀工艺辅助欧姆接触电阻测量。利用等离子体刻蚀技术将测量区域周围的p-GaN表面绝缘处理,能够避免测试电流在p-GaN台面上的横向传输,杜绝寄生电阻的产生,减少测量的误差,并能够提高测量数据的稳定性。