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《炬丰科技-半导体工艺》 退火的 Ni Al DUV LED p 电
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摘要:书籍:《炬丰科技-半导体工艺》 文章:退火的 Ni Al DUV LED p 电极 编号:JFKJ-21-1166 作者:华林科纳 ? ?利用反射性镍/铝(Ni/Al)电极代替传统的镍/金(Ni/Au),提高了277纳米波长深紫外(DUV)发光
书籍:《炬丰科技-半导体工艺》
文章:退火的 Ni Al DUV LED p 电极
编号:JFKJ-21-1166
作者:华林科纳
?
?利用反射性镍/铝(Ni/Al)电极代替传统的镍/金(Ni/Au),提高了277纳米波长深紫外(DUV)发光二极管(LEDs)的性能。目前正在寻找发射波长小于280nm的DUVled作为紧凑、环保的替代品,用于水/表面消毒和生物制剂检测。目前,能源效率和电力输出都较低,阻碍了这一发展。
与基于iii-氮化物半导体如氮化铝镓(AlGaN)的长波长led相比,许多效应导致其效率较低。迄今为止,最好的275nmLED达到了20%的外部量子效率(EQE)。在这种情况下,由于照明效率低,超过一半的电力损失了。反射型p电极可以使从设备的蓝宝石侧提取更多的光。由于蓝宝石是紫外透明的,而显然是不可避免的,因此明显的p-GaN接触层更受青睐吸收波长短于~3.4eV带隙,对应于波长~365nm。通过电子束蒸发沉积镍/铝电极,然后进行快速热退火(RTA)。Ni和铝的厚度分别为5nm和300n。将Ni/Al应用于用金属有机化学气相沉积(MOCVD)在蓝宝石上生长的AlGaN和DUV材料。采用钛/铝/镍金(钛/铝/Ni/Au)接触介质反应离子蚀刻暴露的n型层。
Ni/Al(或常规未退火的Ni/Au)在800°C退火1分钟后,沉积Ni/Aup型电极。DUV结构的p-接触层由100nmp-AlGaN和10nmp+-GaN组成。最后一层的重掺杂改善了与Ni/Al电极的欧姆接触。最后的氮化镓层被设计为较薄的,因为它是高度吸收DUV辐射。并不认为这一层会危及透明度,因为它太薄了。
为了优化在277nm波长下的反射率和接触电阻,该团队进行了一系列的实验。通过将双面抛光蓝宝石上沉积,并在600°温度下快速热退火10分钟,优化了反射率。退火是必要的,因为Ni强烈吸收DUV辐射。
?反射性最强的层在600°C下退火10分钟。镍在退火过程中凝聚,允许一些铝与蓝宝石衬底进行部分接触。原子力显微镜和其他研究似乎也支持这一建议(图1)。图1(a)前和(b)RTA后蓝宝石上Ni/A表面形态;相同热处理下单铝层(c)表面形态;(d)前后DUV-LED上的扫描电镜(SEM)图像;(f)SEM场镍成分分布的能色谱图;(g)Ni团簇形成示意图。认为不可能超过600°C,因为Al融化了~660°C,这可能会导致不必要的表面粗糙化和/或扩散效应。
600°C,10分钟层的277nm的反射率为78.1%(比沉积层增加了63%)。然而,与p型iii-氮化物层接触的铝的存在确实导致了与欧姆接触行为的一些偏差。由于这些材料的功函数不匹配,Al倾向于与p-GaN形成肖特基势垒。为了获得镍/铝反射电极,必须在DUV-LED的电性能和光学性能之间取得平衡,以获得最佳的器件性能。所制备的led产生约277nm,而与Ni/Aup接触的比较装置在280nm(图2)。图2 20mA注入镍/铝电极反射和常规Ni/Au电极的DUV-LED的(a)EL光谱;(b)集成不同电流密度下的EL强度;(c)EQE曲线。退火后的Ni/AL的集成电致发光(EL)比Ni/AuLED增加了28%。未退火的Ni/Al强度比Ni/Au高14%。在EQE方面,退火后的Ni/AlLED的峰值达到3.03%(比Ni/Au器件高44%)。将增强的EQE归因于光提取效率的提高,因为使用相同的外延结构应该会使所有器件的内部量子效率相同。
文章来源:《辐射研究与辐射工艺学报》 网址: http://www.fsyjyfsgyxb.cn/zonghexinwen/2022/0101/1310.html