氮化镓基LED芯片的制备研究

论文摘要

GaN是一种宽禁带半导体材料，在室温下其直接带隙宽度为3.39eV，具有热导率高、耐高温、耐酸碱、高硬度等特性，是第三代半导体的代表。这些特性使GaN基材料广泛地被用于蓝、绿、紫外发光二极管和激光器，以及高温大功率器件。发光二极管是直接把电能转换成光的半导体器件，同传统的光源相比具有寿命长、可靠性高、低能耗等特点。本文研究了GaN的外延生长、LED芯片的制造工艺，获得的主要结果如下：1、用透明的ITO薄膜代替半透明的Ni／Au金属薄膜作为LED的电流扩展层，制备了GaN基发光二极管，并研究了它的电学性能和光学性能。在相同的驱动电流下，ITO／LED具有更高的光输出功率。同时，ITO／LED保持了很好的可靠性。经过1000小时的30毫安的驱动电流的老化，ITO／LED的光输出功率仍然在初始功率的80％以上。2、应用ICP干法刻蚀和自然光刻技术，粗化GaN基LED芯片的透明导电薄膜ITO。实验结果表明，粗化的ITO表面极大地改善了GaN基LED芯片的出光效率。在20mA的直流驱动下，ITO表面粗化过的LED与传统的LED相比，发光强度提高了70％。3、在GaN基LED芯片的外延生长时，在P型GaN层中间生长一夹杂层，使其P型GaN薄膜的表面自然粗化。实验结果表明，P型GaN表面自然粗化过的LED芯片的出光效率提高了60％。典型的20mA时的电压值仅仅比传统的LED高了0.15V。

论文目录

• 论文摘要
• ABSTRACTS
• 第一章 绪论
• 第一节 GaN的结构和性质
• 第二节 GaN薄膜的生长
• 第三节 GaN基发光二极管
• 第二章 常用分析方法
• 扫描电镜
• X射线衍射分析（XRD）
• 原子力显微镜（AFM）分析
• 第三章 ITO作为透明导电层的GaN基LED芯片的制备
• 第一节 引言
• 第二节 实验方法
• 第三节 实验结果与分析
• 第四节 小结
• 第四章 ITO表面粗化的GaN基LED芯片的制备
• 第一节 引言
• 第二节 实验方法
• 第三节 实验结果与分析
• 第四节 小结
• 第五章 通过P型GaN表面的粗化提高GaN基LED的性能
• 第一节 引言
• 第二节 实验方法
• 第三节 实验结果与分析
• 第四节 小结
• 第六章 全文总结
• 附录:读硕士期间发表的论文和申请的专利
• 参考文献
• 致谢