基于金属掺杂氧化物透明电极的AlGaN基紫外LED制备

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1、FabricationofAlGaN-basedUVLEDwithMetal-dopedOxideTransparentElectrodesADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：WenRulianSupervisor：Prof.WangHongA.P.HuXiaolongSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China摘要在GaN体系中加入氮化铝（AlN），AlGaN基LED发射波长可以实现400-210nm全

2、光谱覆盖，在固化、印刷、消毒以及生物标识和鉴定等方面有广泛应用市场。目前UVLED光电转化效率与出光功率仍较低，AlGaN基UVLED透明电极存在对紫光的吸收。因此，UVLED透明电极的研究对提高芯片光电性能，具有重要意义。本文对金属掺杂透明导电薄膜的制备方法进行了深入研究，制备了两种与p-GaN表面接触的透明电极薄膜。通过对ITO薄膜掺杂金属Al和Ti，提高了薄膜在紫外波段的透过率并降低了薄膜方块电阻。实验结果表明：掺Ti和Al薄膜的透过率在395nm和365nm最高分别可达90.8%和91.2%，掺3nm金属Al使I

3、TO薄膜方块电阻从45Ω/□降低至38.9Ω/□，电阻率为3.1×10-4Ω.cm。利用金属掺杂ITO薄膜分别制备395nm和365nmAlGaN基UVLED，在120mA注入电流下，器件电压比80nmITO薄膜的UVLED分别下降0.5V和0.3V，光输出功率分别提升19.7%和14.7%。研究制备了一种新型的金属掺杂Ga2O3透明导电接触薄膜。利用磁控溅射生长Ni/Ga2O3/Ag/Ga2O3多层薄膜（Ni-M-Ga2O3薄膜），经测试，在335nm波长处透过率达到85.6%，与90nmITO薄膜相比，其方块电阻降低

4、28Ω/□，电阻率降低81.7%，透过率提高1.48倍。此外，对掺Ni/Ag的Ga2O3薄膜与表层p-GaN的欧姆接触特性进行了分析，在60mA注入电流下，Ni-M-Ga2O3薄膜制备的365nm紫外LED芯片比90nmITO薄膜LED制备的LED芯片光输出功率高31.1%。ITO-M-Ga2O3薄膜在365nm透过率达到92.68%，方块电阻为20.1Ω/sq，相比90nmITO薄膜透过率提高1.18倍。同时利用ITO-M-Ga2O3薄膜制备的365nmLED芯片在120mA输入电流下，光输出功率可达15.29mW，相

5、比90nmITO薄膜11.34mW提高34.8%。实验结果表明：M-Ga2O3薄膜在紫外波段有较高透过率，较低方块电阻以及较低的欧姆接触电阻率，具有良好的发展前景。关键词：紫外LED；透明电极薄膜；光电性能；金属掺杂ITO薄膜；Ga2O3薄膜IABSTRACTWhenAlN(aluminumnitride)isaddedintoGaNsystem,theemissionwavelengthofAlGaN-basedLEDcanrealizethefullspectrumcovergeof400~210nm.Itiswid

6、elyusedincuring,printing,disinfectionandbiometricidentification.AtpresentthephotoconversionefficiencyandoutputpowerofUVLEDarestilllow,whiletheUVLEDtransparentelectrodeshastheabsorptionofultravioletlight.TheinvestigationofUVLEDtransparentelectrodeisofgreatsignific

7、ancetoimprovetheoptoelectronicperformance.Inthepaper,weinvestigatethefabricationmethodofmetal-dopedtransparentconductivethinfilms,andtwokindsoftransparentelectrodefilmscontactingwithp-GaNsurfaceareprepared.BydopingAlandTiintoITOthinfilms,thetransmittanceofthefilm

8、sintheultravioletbandisimprovedandthesheetresistanceofthefilmsisreduced.TheexperimentalresultsshowthatthetransmittanceofthefilmsdopedwithTiandAlcanreach90.8%an