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在半导体光电器件中,电极一般是用来连接半导体层,起到了提高半导体表面电流扩散、电荷的注入和取出的作用。而电极与半导体之间接触性能好坏是影响光电器件能效、可靠性及使用寿命的重要因素。如何降低电极与半导体间的接触电阻一直是半导体光电器件领域的研究热点和难点之一。本文提出了两种低成本的电极材料(掺镓Zn O亚微米透明电极和Cu纳米电极),并以其与半导体的界面接触为研究点,研究了光电器件中的界面接触机制,提出了改善界面接触性能的新方法。具体研究内容如下:1、针对传统氧化铟锡(俗称ITO)透明电极成本较高的问题,提出并研究了溅射法制备掺镓Zn O(GZO)新型透明电极。通过GZO薄膜光电特性与基底温度、氩气流量、溅射功率和薄膜厚度等工艺参数的相关性研究,获得了理想的GZO亚微米透明导电薄膜制备工艺,为GZO电极在Ga N基发光二极管(LED)器件界面接触的研究打好基础。2、针对GZO/p-Ga N欧姆接触难题,提出采用CuxS插入层和p-InxGa1-xN插入层以改善GZO/p-Ga N界面接触性能的新方法,并研究了其界面接触机制:1)提出采用CuxS插入层以改善GZO/p-Ga N界面接触性能的新方法,系统研究了CuxS的厚度、退火温度及气氛对GZO/p-Ga N接触性能的影响。研究发现,当CuxS插入层厚度为5nm,且在500℃空气气氛退火后实现了良好的欧姆接触。在20m A的电流下,其对应LED器件正向电压相对于直接采用GZO电极LED器件降低了约1.7V。针对GZO/CuxS/p-Ga N界面,采用AES原子含量深度剖析、TEM界面微观结构及XPS元素分析等手段进行了研究,揭示了退火过程中的界面化学反应、元素扩散等对界面接触性能的作用机制,解释了欧姆接触的形成原因。2)提出采用p-InxGa1-xN插入层以改善GZO/p-Ga N界面接触性能的方法,系统研究了GZO电极溅射功率、退火温度对GZO/p-InxGa1-xN/p-Ga N界面接触性能的影响。发现随着溅射功率的增加,溅射所产生的高能粒子破坏了p-InxGa1-xN/p-Ga N表面,使得界面接触性能变差,其损伤程度随着溅射功率的增加而变大。通过减小溅射功率来降低对p-InxGa1-xN/p-Ga N表面的损伤,并在溅射功率为50W,退火温度为650℃,退火气氛为氮气的条件下实现了优良的GZO/p-InxGa1-xN/p-Ga N欧姆接触,其比接触电阻率只有6.07×10-4Ω·cm2。通过XPS表面元素分析发现,溅射粒子会渗透到p-InxGa1-xN内部,引起表面Zn和O元素含量的升高,破坏了原有的p-InxGa1-xN插入层结构;通过表面功函数分析发现,随着溅射功率的增加,p-InxGa1-xN/p-Ga N表面功函数增大,导致GZO与p-Ga N势垒升高,不利于p型欧姆接触的形成。提出采用功率梯度法来溅射GZO电极,显著缩短了电极制备时间。设计了先50W低功率溅射GZO保护薄层,后300W高功率溅射GZO电极(200nm)的新方案。研究了GZO保护层厚度对GZO/p-InxGa1-xN/p-Ga N界面接触性能的影响,并在20nm保护层厚度下实现了低电阻的欧姆接触。针对以上方案进行了LED芯片工程流片,采用通孔倒装结构LED芯片正向电压被降低到了3~3.1V,证明其具有良好的产业兼容性和应用价值。3、针对有机薄膜晶体管(OTFT)电极成本较高的问题,提出采用低成本的Cu纳米电极取代传统Au电极的新方案,通过CuxS插入层来改善Cu电极与并五苯(Pentacene)半导体之间界面接触性能,分析研究了Cu/Pentacene接触性能改善的作用机理。制备了Cu/CuxS复合电极OTFT,并与常规的Au电极器件进行了对比,发现采用Cu/CuxS复合电极可显著减小OTFT的接触电阻,实现高效率的电荷注入,其场效应迁移率达到1.45cm2/V·s,比Au电极OTFT提高了近2倍,同时阈值电压降低了4.1V。通过对界面薄膜形貌分析发现,CuxS颗粒明显小于Au颗粒,可填补并五苯的间隙,增大接触面积;通过MIS电容分析发现,相对于Au电极,采用Cu/CuxS复合电极的器件电容值更高,说明Cu/CuxS复合电极具有更高的电荷注入效率;通过XPS界面元素分析发现,界面处CuxS插入层发生了部分氧化,形成了能够降低势垒的p型半导体(CuxO)。