GaN基垂直结构LED关键工艺研究

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GaN基发光二极管(LED)是发展固态照明、实现人类照明革命的关键性光源,具有广阔的应用前景。由于其衬底蓝宝石为绝缘体,以及结构上的原因,不可避免地存在电流的横向扩展,从而极易产生电流拥挤效应,导致器件散热不良、出光率低等问题。垂直结构的GaN基LED和传统结构LED相比,具有电流分布均匀、电流产生的热量小、电压降低、效率高等诸多优点。所以该结构被提出后,迅速受到研究人员的关注,并取得了一系列进展。但是和传统结构LED相比,垂直结构LED工艺难度比较大,存在许多挑战,特别是制作高反射率电极、台面刻蚀以及漏电流抑制。在本论文中,我们制作出了垂直结构LED的高反射率电极,同时研究了工艺中的关键技术,简化了工艺。具体的研究内容如下:   1.提出利用Ni/Ag/Ti/Au结构作为p-GaN电极和底部反射镜。通过研究Ni层厚度、退火温度以及退火时间对反射率的影响,制作出了具有高反射率的p型欧姆接触电极,在465nm波长处反射率达到94%,比接触电阻为7.0×10-3Ωcm2。   2.采用俄歇电子能谱(AES)测试了不同元素随深度分布情况,对Ni/Ag/Ti/Au高反射欧姆接触电极的形成机理进行了系统分析,阐明了各层金属的作用以及随实验条件的变化规律。   3.样品电镀后,利用能量密度640mJ/cm2的激光进行剥离,剥离后GaN表面平整,通过AFM观察到的表面均方根粗糙度为9.2nm。   4.利用区域化电镀,优化键合时粘结剂的厚度,成功实现了区域剥离,简化了制作工艺,制作出了垂直结构LED。
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