等离子体表面处理对硅衬底GaN基蓝光发光二极管内置n型欧姆接触的影响

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封波, 邓彪, 刘乐功, 李增成, 冯美鑫, 赵汉民, 孙钱. 2017: 等离子体表面处理对硅衬底GaN基蓝光发光二极管内置n型欧姆接触的影响, 物理学报, 66(4): 276-283. doi: 10.7498/aps.66.047801
引用本文: 封波, 邓彪, 刘乐功, 李增成, 冯美鑫, 赵汉民, 孙钱. 2017: 等离子体表面处理对硅衬底GaN基蓝光发光二极管内置n型欧姆接触的影响, 物理学报, 66(4): 276-283. doi: 10.7498/aps.66.047801
Feng Bo, Deng Biao, Liu Le-Gong, Li Zeng-Cheng, Feng Mei-Xin, Zhao Han-Min, Sun Qian. 2017: Effect of plasma surface treatment on embedded n-contact for GaN-based blue light-emitting diodes grown on Si substrate, Acta Physica Sinica, 66(4): 276-283. doi: 10.7498/aps.66.047801
Citation: Feng Bo, Deng Biao, Liu Le-Gong, Li Zeng-Cheng, Feng Mei-Xin, Zhao Han-Min, Sun Qian. 2017: Effect of plasma surface treatment on embedded n-contact for GaN-based blue light-emitting diodes grown on Si substrate, Acta Physica Sinica, 66(4): 276-283. doi: 10.7498/aps.66.047801

等离子体表面处理对硅衬底GaN基蓝光发光二极管内置n型欧姆接触的影响

Effect of plasma surface treatment on embedded n-contact for GaN-based blue light-emitting diodes grown on Si substrate

  • 摘要: 硅衬底GaN基发光二极管(LED)的内置n型欧姆接触在晶圆键合时的高温过程中常常退化,严重影响LED的工作电压等器件性能.本文深入研究了内置n电极蒸镀前对n-GaN表面的等离子体处理工艺对硅衬底GaN基发光二极管n型欧姆接触特性的影响.实验结果表明,1.1 mm×1.1 mm的LED芯片在350 mA电流下,n-GaN表面未做等离子体处理时,n电极为高反射率Cr/Al的芯片正向电压为3.43 V,比n电极为Cr的芯片正向电压高0.28 V.n-GaN表面经O2等离子体表面处理后,Cr/Al和Cr电极芯片的正向电压均有所降低,但Cr/Al电极芯片的正向电压仍比Cr电极芯片高0.14 V.n-GaN表面经Ar等离子体处理后,Cr/Al电极芯片正向电压降至Cr电极芯片的正向电压,均为2.92 V.利用X射线光电子能谱对Ar等离子体处理前后的n-GaN表面进行分析发现,Ar等离子体处理增加了n-GaN表面的N空位(施主)浓度,更多的N空位可以提高n型欧姆接触的热稳定性,缓解晶圆键合的高温过程对n型欧姆接触特性的破坏.同时还发现,经过Ar等离子体处理并用HCl清洗后,n-GaN表面的O原子含量略有增加,但其存在形式由以介电材料GaOx为主转变为导电材料GaOxN1?x和介电材料GaOx含量相当的状态,这会使得接触电阻进一步降低.上述两方面的变化均有利于降低LED芯片的正向电压.
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出版历程
  • 刊出日期:  2017-03-02

等离子体表面处理对硅衬底GaN基蓝光发光二极管内置n型欧姆接触的影响

  • 南昌大学, 国家硅基 LED 工程技术研究中心, 南昌 330047;晶能光电江西有限公司, 南昌 330029
  • 晶能光电江西有限公司,南昌,330029
  • 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所, 中科院纳米器件与应用重点实验室, 苏州 215123
  • 晶能光电江西有限公司, 南昌 330029;中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所, 中科院纳米器件与应用重点实验室, 苏州 215123

摘要: 硅衬底GaN基发光二极管(LED)的内置n型欧姆接触在晶圆键合时的高温过程中常常退化,严重影响LED的工作电压等器件性能.本文深入研究了内置n电极蒸镀前对n-GaN表面的等离子体处理工艺对硅衬底GaN基发光二极管n型欧姆接触特性的影响.实验结果表明,1.1 mm×1.1 mm的LED芯片在350 mA电流下,n-GaN表面未做等离子体处理时,n电极为高反射率Cr/Al的芯片正向电压为3.43 V,比n电极为Cr的芯片正向电压高0.28 V.n-GaN表面经O2等离子体表面处理后,Cr/Al和Cr电极芯片的正向电压均有所降低,但Cr/Al电极芯片的正向电压仍比Cr电极芯片高0.14 V.n-GaN表面经Ar等离子体处理后,Cr/Al电极芯片正向电压降至Cr电极芯片的正向电压,均为2.92 V.利用X射线光电子能谱对Ar等离子体处理前后的n-GaN表面进行分析发现,Ar等离子体处理增加了n-GaN表面的N空位(施主)浓度,更多的N空位可以提高n型欧姆接触的热稳定性,缓解晶圆键合的高温过程对n型欧姆接触特性的破坏.同时还发现,经过Ar等离子体处理并用HCl清洗后,n-GaN表面的O原子含量略有增加,但其存在形式由以介电材料GaOx为主转变为导电材料GaOxN1?x和介电材料GaOx含量相当的状态,这会使得接触电阻进一步降低.上述两方面的变化均有利于降低LED芯片的正向电压.

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