高性能LED芯片电极的设计与制备

• 作 者: 李春伟
• 机 构: 北京工业大学
• 出 处: 北京工业大学
• 发表日期: 2010年期

半导体发光二极管(ligh-emitting diode,LED)已在很多高效固态光电子领域及日常生活中得到广泛的应用,例如照明,信号显示,背光源,车灯,大屏幕显示等领域[1]。由于半导体折射率与空气折射率相差大,使出光锥小,另外电极、衬底对光的吸收等原因造成LED的光提取效率很低。提高光提取效率对LED生产有极重要的意义。本文从制备高取光电极的角度来研究如何提高LED的光电特性,如利制备不同种类电极和用ITO进行电流扩展和增透,增加LED取光效率。　　
主要内容如下:　　
1.研究了高质量ITO薄膜的制备工艺。从O2流量、基底温度、蒸发速率、退火等工艺参数来研究其对ITO薄膜的方阻、透过率等特性的影响,优化了制备工艺,制备出方阻小于10Ω/□,透过率大于90％的高质量ITO薄膜。　　
2.研究了制备拥有不同种类P电极:Au/Zn/Au-ITO、Au/Ti-ITO、Au/Ge/Ni-ITO和Au-ITO的AlGaInP发光二极管。并研究了这些发光二极管的光电性能。结果表明Au/Zn/Au-ITO电极相比其他电极,能大幅提高LED的性能,这是由于Au/Zn/Au电极不仅能够与ITO形成良好的欧姆接触,并且降低了ITO与GaP的接触电阻,Au/Zn/Au-ITO和ITO-GaP的比接触电阻分别为:1.273×10-6和1.743×10-3。此外,我们设计了新型表面粗化的Zn/Au-ITO/Zn电极来提高LED的性能。在20mA驱动电流下,发光二极管正向压降从1.93V降低到1.88V,光强从126mcd升高到134mcd。　　
3.研究了制备常规高取光、低接触电阻的GaN基蓝光LED P电极的工艺。介绍了GaN材料欧姆接触原理,研究了表面清洗,不同欧姆接触层及不同退火条件对GaN LED光电特性的影响。制备出透过率大于80％的NiOx/ITO电极,在20mA注入电流下,正装GaN LED正向压降低于3.2V,光输出功率为4.6mw。