垂直结构LED芯片p电极的设计及制备

《垂直结构LED芯片p电极的设计及制备》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文垂直结构LED芯片p电极的设计及制备作者姓名张云鹏学科专业材料学指导导师李国强教授所在学院材料科学与工程学院论文提交日期2018年4月Designandfabricationofthep-typeelectrodeforvertical-structurelight-emittingdiodeADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhangYunpengSupervisor：Prof.LiGuoqiangSouthChinaUniversityofTech

2、nologyGuangzhou,China分类号：学校代号：10561学号：201520114592华南理工大学硕士学位论文垂直结构LED芯片p电极的设计及制备作者姓名：张云鹏指导教师姓名、职称：李国强教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：材料学研究方向：半导体光电材料与器件论文提交日期：2018年4月23日论文答辩日期：2018年5月31日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：季小红委员：王歆符小艺张辉陈志武摘要未来的LED应用市场已经向大功率、超驱动化发展，传统的蓝宝石水平结构LED芯片因其固有的

3、电流拥堵效应、散热差、电极挡光、价格昂贵等原因已经逐渐被垂直结构LED芯片所取代。反射镜工艺是垂直结构LED的关键核心工艺之一，在p-GaN表面制备高导电性、高反射金属，可以使垂直结构LED拥有单面出光、高光效等显著优势。反射镜金属普遍选用Ag因为Ag是蓝光波段反射率最高的金属。但是Ag存在黏附性差，功函数低（4.75eV），高温退火易团簇，易氧化等固有的特性，不能已单层的形式沉积在p-GaN上，因而人们采用各种各样的插入层，帽子层，或者采用金属合金化Ag的方式，解决Ag出现这些问题。通过这些方式，能够解决大部分问题，但是接触层的N

4、i存在吸光问题，Ag在含氧氛围中高温退火，产生的热应力会导致Ag的团簇和退化等问题悬而未决。因此本文的目标在于解决这些问题，并获得真正高反射率低接触阻并存的Ag反射镜，并取得阶段性成果。本文提出Ni/Ag/Ni三明治结构反射镜作为基线进行实验，并从如下三方面提升光电性能：首先，优化接触层：通过实验确定Ni纳米点接触层的最佳厚度为2Å，最优粒径在100~120nm之间，此时Ni纳米点吸光最少，相应垂直结构LED芯片光输出功率达到梯度条件最高值；并在此基础上采用纯氧退火的方法制备NiO纳米点作为接触层，相应垂直芯片LOP进一步提升3.0

5、9%，接近极限条件Ni(0Å)水平；同时，发现Ni颗粒氧化后粒径变小，高度变低，还原背底形貌，直观解释了其降低吸光的内在机理；其次，优化反射镜层：提出通过生长厚度调节Ag薄膜残余应力，抑制Ag薄膜团簇的机制；并在75nm的最佳厚度下获得-0.12GPa的最小残余应力和93%的最高反射率。使用该方法制备的垂直结构芯片在350mA工作电流下达到2.92V的超低工作电压和122lm/W的超高光效（白光封测）。同时，还在此基础上调节Ni/Ag/Ni反射镜的退火条件，通过热应力和形貌的表征得到最优退火温度为415度，退火氛围为氮氧混合气，氮气

6、氧气比为10：5；最后，优化反射镜制备方法：创新性提出两步法制备Ag反射镜，通过结合湿法腐蚀和二次退火方法，使反射镜兼顾高反射率和低接触电阻的特性，解决了二者无法并存的经典难题。使用该方法制备的垂直结构芯片LOP较常规垂直结构提升4.1%，电压稳定在3.2V以内，IR良率稳定在86%以上。I关键词：硅基垂直结构LED；Ag反射镜；应力调控；NiO纳米点；两步法IIAbstractTheapplicationmarketoflight-emittingdiodeshasbeendevelopedforthedirectionofhig

7、h-powerorsuper-currentdriving.Thetraditionallateral-structureLEDchiponsapphiresubstratehasbeengraduallyreplacedbyvertical-structureLEDchiponsiliconforitsinitialdisadvantagessuchascurrent-crowdingeffect,poorheat-dissipation,lighrt-absorptionandexpensivepriceitself.Refle

8、ctorprocessistheoneofthemostimportantprocessinvertical-structureLEDfabrication.Depositonmetalmirrorsonp-typeGaNmakeV-