Ag/p-GaN欧姆接触退火研究

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GaN基蓝绿光LED在固态照明、背光、大屏幕显示、信号灯等方面得到了广泛的应用。GaN基紫外、深紫外LED在杀菌消毒、生化探测、医疗、高密度光学记录等领域有着重要的应用价值以及广阔的市场需求。而随着LED向更高的驱动电流密度和更高效率发展,GaN基的发光器件对于发光波段更低的光吸收以及更低的接触电阻具有愈来愈高的要求,因此制备出低光吸收和低接触电阻的p区欧姆接触对于GaN基发光器件至关重要。Ag/p-GaN的欧姆接触,作为GaN基蓝绿光LED和紫外LED的可选欧姆接触,其欧姆接触的研究特别是工艺研究还不够系统,不利于获得稳定重复的低吸收低电阻欧姆接触。本文主要研究Ag/p-GaN在不同退火工艺参数下的接触性能,对工艺条件的优化做了分析。论文的主要研究内容和结果如下:1.对比了 LED结构与非LED结构中的Ag/p-GaN欧姆接触。LED结构中p-GaN层更薄,使用D·CTLM模型测量出现Rtot~ln(Rn/r0)拟合曲线在Y轴截距为负值的异常现象,提出可能是由于退火后接触区域及周边p-GaN体电阻率的降低;2.退火温度在350~450℃时,氧气/氮气≤1:10实验范围内,接触电阻总体上随氧浓度增加而下降,氧对欧姆接触形成和降低具有显著的作用,这可归因于适量氧促进了镁受主激活。在纯氮气下退火,欧姆接触较差,但即使450℃下其表面形貌较为平整,说明氧同时对银团聚也起到了重要作用。3.退火温度、氧浓度、退火时间对欧姆接触低电阻影响存在耦合关系。在形成较好欧姆接触的前提下,退火温度对银的表面形貌和反射率影响超过氧浓度和退火时间,450℃时反射率最低。对于蓝绿光LED,保证欧姆接触较低的基础上,结合工艺窗口大小和反射率,我们建议优选退火条件为400℃,氧气/氮气浓度为1:10,退火时间在60~90s之间。通过实验在400℃下氧气/氮气为1:10时退火60 s,实现了 1.21 × 10-4Ω.cm2的较低的接触电阻率。
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