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LED是节能、环保型光源,具有低工作电压,低功耗,固体化,小体积,长寿命,无闪频,响应时间快,容易与IC电路匹配,可在各种恶劣环境下使用等特点。所以它的出现使与人类息息相关的传统照明产业正面临着重大挑战,其遍及国计民生诸多领域的作用日益凸显。利用白光LED照明已经引起各个国家的高度重视,日本、美国、欧洲以及我们国家都相继启动有关白光照明的研究项目。
鉴于LED光源的优点和LED的发展现状以及发展前景。本文从LED光源目前急需解决的问题出发,结合一些解决方案,重点对LED电极进行了研究。通过实验,分别研究了金属与p-GaN和n-GaN的欧姆接触。归纳起来主要包括以下几项内容:
(1)针对白光照明遇到的困难和挑战,重点分析制作高质量LED电极对LED的寿命,可靠性,发光效率等性能的重要性。结合金属与GaN形成欧姆接触的原理和制作难点,提出了解决方案;然后介绍了两种测量欧姆接触比接触电阻率的方法:线传输线模型(TLM)和圆形传输线模型(CTLM)。本文主要是以圆形传输线模型(CTLM)的环式结构模型来实现LED电极欧姆接触比接触电阻率的测量与计算。
(2)LED电极的制作过程中有两个最为非常重要的的步骤:磁控溅射和光刻。要想得到好的欧姆接触,首先就得确定磁控溅射制备Ni/Au和Ti/Al金属膜的最佳工艺条件。同样要想获得优良的欧姆接触及准确的测量欧姆接触电阻率,得保证光刻后的图形正确、清晰,没有钻蚀、毛刻、针孔和小岛等缺陷,通过反复的实验比较,基本掌握了磁控溅射制备Ni/Au和Ti/Al金属膜的最佳工艺条件以及光刻中的各个步骤的最佳工艺参数。
3)实验过程,分别在p-GaN和n-GaN上镀上Ni/Au和Ti/Al,然后进行光刻,形成图形后,测出I-V曲线,用圆形传输线方法(CTLM)计算比接触电阻率。分别从表面处理,退火处理以及不同金属厚度比例对欧姆接触的影响几个方面进行了研究。得到了p-GaN和n-GaN欧姆接触最低比接触电阻率分别为3.1×10-5Ω·cm2和1.32×10-5Ω·cm2的实验结果。并分析了其物理机理。