发光二极管(LED)照明相比传统照明具有高效节能、寿命长、环保等优点,被认为是继白炽灯、荧光灯之后照明领域的又一次飞跃,受到国际上人们的普遍关注。目前白光LED特别是大功率LED照明的芯片主要聚焦于Ⅲ-N系化合物半导体(如GaN、AIN、InN及其三元化合物)蓝光芯片的研究。为提高LED照明性能,人们在Ⅲ-N系化合物半导体外延片生长、芯片结构设计、芯片封装上开展了一系列工作。外延片的质量、芯片出光的内量子效率、封装工艺良好的光学设计、出光效果(外量子效率)及散热等一直是大家关注的几个问题。本文聚焦芯片的内、外量子效率的提升问题,针对高质量GaN薄膜无失配外延生长所需的同质外延GaN衬底展开探索以期提升芯片的内量子效率,针对GaN芯片电极,利用ZnO基透明电极替代低透光率的金属电极以期显著提升LED光的出射率从而大幅度提高UD芯片的外量子效率.　　 (1)鉴于GaN薄膜异质外延时会出现的一些晶格和热膨胀失配问题,本硕士论文概述了目前主要的GaN单晶衬底的制备方法,并采用气相传输法,探索了GaN单晶衬底的制备,通过XRD、SEM、PL等测试数据表明,尺寸为30-50um的六方相GaN晶粒。　　 (2)传统LED芯片多采用金属薄膜作为电极,而利用ZnO基透明导电薄膜替代金属电极,可以显著提升光的出射率。透明导电膜作为电流扩散层更是可以扩大芯片发光区域,显著提高芯片的发光强度。　　 本硕士论文采用射频磁控溅射制备了掺A1:ZnO(AZO)透明导电膜。我们分析了Ar/O2不同比率对AZO薄膜的性能的影响。分析了大气、氢气、氮气退火对AZO薄膜性能的影响。通过XRD、AFM、SEM、XPS、Hall测试等分析表明,含氧气条件下的溅射使得薄膜的电学性能下降,但通氧气能缓解薄膜生长中的应力,适量的氧对薄膜晶粒的生长是有利的,过多则相反。氧氮的退火使得薄膜的电学性能下降,主要是晶粒表面的氧氮的吸附、表面阻碍势垒的提高、这阻碍了载流子的移动,影响了载流子的迁移率,同时,活性A1原子、氧空位等缺陷的减少降低了载流子的数量;相反氢气的退火活化了掺杂的A1原子、脱附了晶粒表面的氧氮、增多了氧空位等缺陷,提高了薄膜的载流子浓度和载流子迁移率,在透过率依然高达86％以上时使得薄膜的电阻率达从未退火前9.8×10-4Ω·cm下降到3.5×10-4Ω·cm。而500℃高温破坏了薄膜的晶格结构,特别是较高温氢气气氛下的退火使得薄膜有被刻蚀的现象出现,薄膜的电学性能得到了很大的损伤,但在可见光范围内,光学透过率依然高达84%以上。此外,退火中引起的光学吸收截止边的偏移可能是由于多电子效应和“B-M”漂移的共同作用的原因。　　 利用0.5%的稀盐酸研究了AZO薄膜表面的绒面形成结构,以期望能通过制造散射中心将有利于LED芯片的出光。通过AFM和SEM等测试表明,30 min时间下溅射生长的薄膜(厚度170-190 nm)10 s就大致能完全溶解在稀盐酸中,且稀酸刻蚀的过程中表面的绒面的形状与薄膜的厚度,刻蚀的时间等都有一定的关联。　　 同时本硕士论文采用射频磁控溅射制备了掺In和Ga的ZnO(IGZO)薄膜,探索了工作气压、溅射时间、基底温度对IGZO非晶薄膜性能的影响。发现不同条件下生长的IGZO非晶薄膜的In、Ga、Zn原子比率基本上接近于1,在200℃,工作气压为0.9 Pa生长30 min后得到迁移率为25.1 cm2/v·s的非晶薄膜。并发现载流子迁移率随工作气压、生长时间的增加大致有上升的趋势。