ICP轰击下的In掺杂及GaN基LED外延材料和器件性能的研究

来源 :厦门大学 厦门大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ZT0009
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GaN材料属于第三代半导体材料,具有宽的直接带隙以及优异的物理和化学性质,是制作发光器件和光伏器件的理想材料。在信息显示领域,GaN基高亮度蓝、绿发光二极管可以用于户外大屏幕全色显示以及交通信号灯等方面;在照明领域,GaN基白光LED可以用于背光源、路灯和景观照明以及通用照明等。GaN基器件的研究已经取得巨大进展,但是在器件的制备过程中仍存在一些问题,如GaN材料的p型欧姆接触问题则是限制GaN器件发展的主要因素之一。有两方面的原因阻碍低阻p-GaN欧姆接触的实现:一方面是难以生长高空穴浓度的p-GaN材料;另一方面是缺乏合适的接触金属材料。目前用于提高p-GaN材料空穴浓度的方法主要有热退火,激光掺杂、离子注入等。本文提出了利用感应耦合等离子体技术(Inductively Coupled Plasma,ICP),对p-GaN上方一层ITO薄膜进行轰击,使得ITO中的In原子扩散至p-GaN中,降低受主激活能,从而提高了p-GaN材料空穴浓度,降低欧姆接触电阻。并对未经掺杂和经过ICP In掺杂的发光二极管(LED)样品的电学特性以及光学性能进行系统研究分析,具体研究内容如下:  1.通过在p-GaN上方制作欧姆接触并进行电流电压特性测试,结果显示:经过ICP In掺杂的p-GaN样品的I-V特性与未经ICP掺杂的样品I-V特性相比有所提高,计算得出,前者欧姆接触电阻为4.35×103Ω,后者欧姆接触电阻为7.09×103Ω。  2.采用X射线光电子能谱仪(XPS)测试了样品表面元素分布情况,对ICP掺杂后样品p-GaN欧姆接触特性的提高机理进行了分析说明,阐明了In元素对于提高p-GaN空穴浓度的作用。  3.通过低温光致发光测试对InGaN/GaN多量子阱光学性能进行了研究分析,提出了p-GaN/InGaN量子阱晶格展宽模型。  4.通过改变ICP不同工艺条件,对GaN材料进行刻蚀,并通过台阶仪测量刻蚀厚度、AFM测量被刻蚀GaN样品表面形貌,分析了不同工艺条件下刻蚀速率、表面形貌与各参数之间的关系。  5.在ICP In掺杂技术的基础上制备了GaN基蓝光LED,并对不同LED器件的I-V特性、P-I特性进行了对比分析。
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