AlGaInP紅光LED的研制.pdf

1、AlGaInP紅光LED是目前受到國際上重視的光電子器件，它以體積小、功耗低、壽命長等特點(diǎn)，在通訊、交通、室外的大屏幕顯示等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。發(fā)光二極管的內(nèi)量子效率主要由材料的發(fā)光特性和異質(zhì)結(jié)的限制作用來決定?，F(xiàn)在高質(zhì)量的AlGalnP紅光發(fā)光二極管可達(dá)到90％以上的內(nèi)量子效率，但外量子效率卻十分有限。其原因包括熱吸收、襯底吸收、電極遮擋以全反射損失等。本文主要從理論和實(shí)驗(yàn)研究了AlGaInP紅光LED的電流擴(kuò)展和光出射過程，并使用

2、表面粗化、增透膜和改變電極形狀的方法使器件的出光效率有了明顯的提高。 本論文在國家863項(xiàng)目(No．2004AA311030)、國家自然科學(xué)基金(No. 60506012)、北京市教育委員會科技發(fā)展計劃重點(diǎn)項(xiàng)目(KZ200510005003)、信息產(chǎn)業(yè)部(半導(dǎo)體照明高亮度功率白光二極管芯片開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化)和北京市科委(D0404003040221)的支持下，針對幾個問題展開研究，提出并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了問題的解決方案。 表面粗

3、化的研究。LED內(nèi)部產(chǎn)生的光出射時在半導(dǎo)體與空氣的光滑界面會發(fā)生大量的全反射，但從粗糙的界面出射全反射就能得到較大的抑制。本文采用了干法掩膜ICP刻蝕、濕法化學(xué)腐蝕和手工研磨的辦法來獲取粗糙的表面形貌。通過摸索實(shí)驗(yàn)步驟和參數(shù)，來改變樣品表面的腐蝕深度、形狀和坡度；通過觀察和測試來選取最利于光出射的表面形貌。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證實(shí)：在出光表面小坑直徑大小為6μm，密度為坑心距20μm，深度為2-4μm，且小坑側(cè)壁坡度在45°至60°之間時，對出光效

4、率的提高最多。用干法ICP刻蝕最多可以獲得32％的光強(qiáng)提高，用濕法化學(xué)腐蝕最多可獲得29％的光強(qiáng)提高；而手工研磨法制作的LED粗糙表面粗糙起伏不能達(dá)到一定的深度和坡度，光強(qiáng)提高均不到10％。 增透膜技術(shù)結(jié)合粗糙表面的研究。在光的出射表面加上增透膜可以大大減少反射回去的光。本文試驗(yàn)了在以粗化的表面再分別生長上ITO薄膜和SiOxNy薄膜兩種增透膜。經(jīng)過驗(yàn)證：厚度為λ/4的ITO薄膜對LED的光強(qiáng)提高最大，在粗化表面的LED的基礎(chǔ)上

5、提高了16％，比光滑表面的LED總提高了43％；其次為3λ/4厚度的ITO薄膜，兩項(xiàng)提高分別是11％和37％。厚度為λ/2的ITO薄不符合增透膜的厚度要求，不能增加透射，但它能起到幫助電流擴(kuò)展的作用，它使得上述兩項(xiàng)分別增加了6.8％和31％。另外一種增透膜，厚度為2500A的SiOxNy薄膜，它獲得的兩項(xiàng)提高分別是18.6％和41.9％。ITO薄膜由于有很高的電導(dǎo)率，還可以起到很好的電流擴(kuò)展作用，并使得LED的總電壓有些微的降低。改變P