多层Ti/Al电极结构对Ga N/AlGaN HEMT欧姆接触特性的影响

研究了多层Ti/Al结构电极对GaN/AlGaN HEMT欧姆接触特性及表面形态的影响。采用传输线模型对各结构电极的比接触电阻率进行了测量,采用扫描电子显微镜对电极表面形态进行扫描。实验结果显示,在同样的退火条件下,随着Ti/Al层数的增加,比接触电阻率逐渐减小,表面形态趋于光滑;降低Ti/Al层的厚度会加剧Au向内扩散而增加比接触电阻率,但能稍微改善表面形态;Ti比例过高会影响Ti N的形成导致比接触电阻率增加,但能明显改善表面形态。     

Ni/Ag/Ti/Au与p-GaN的欧姆接触性能及光反射率

研究了不同Ni厚度的Ni/Ag/Ti/Au电极在不同退火温度和退火气氛下与p-GaN之间的欧姆接触性能以及电极的光反射率的变化.采用矩形传输线模型对各电极的比接触电阻率进行测算,利用分光光度计对电极在不同波长下的反射率进行测量.结果表明,Ni金属层的厚度越小,电极的光反射率越高,而Ni层厚度对比接触电阻率的影响较小;当退火温度高于400℃后,电极的光反射率降低,在氧气氛围中退火后光反射率比在氮气中退火后下降更加明显.但在氧气氛围中退火有利于减小比接触电阻率.综合考虑接触电阻和光反射率,电极Ni(1 nm)/Ag/Ti/Au在400℃氧气中快速退火后得到了较好的结果,其比接触电阻率为5.5×10-3Ω·cm2,在450 nm处反射率为85%.利用此电极制作了垂直结构发光二极管(LED)器件,LED在350 mA注入电流下,工作电压为3.2 V,发光功率为270 mW,电光转换效率达到24%.     

Ni/Au与N掺杂p型ZnO的欧姆接触

研究了Au,In,Ni/Au三种不同金属膜与N掺杂p型ZnO的接触特性,发现Ni/Au双层膜更适合作为其欧姆电极材料,并比较了不同气氛和不同温度退火对Ni/Au电极的影响.发现在O₂中退火电极性能发生蜕变,而在N₂中退火性能得到改善.指出即使在N₂中退火,退火温度的选择也是至关重要的,本实验在400℃,氮气气氛下退火150s,得到了较好的欧姆接触特性.     

热退火处理对AuGeNi/n-AlGaInP欧姆接触性能的影响

本文在n-(Al0.27Ga0.73)0.5In0.5P表面通过电子束蒸发Ni/Au/Ge/Ni/Au叠层金属并优化退火工艺成功制备了具有较低接触电阻的欧姆接触,其比接触电阻率在445℃退火600 s时达到1.4×10–4 W·cm2.二次离子质谱仪测试表明,叠层金属Ni/Au/Ge/Ni/Au与n-AlGaInP界面发生固相反应,Ga,In原子由于热分解发生外扩散并在晶格中留下Ⅲ族空位.本文把欧姆接触形成的原因归结为Ge原子内扩散占据Ga空位和In空位作为施主提高N型掺杂浓度.优化退火工艺对低掺杂浓度n-(Al0.27Ga0.73)0.5In0.5P的欧姆接触性能有显著改善效果,但随着n-(Al0.27Ga0.73)0.5In0.5P掺杂浓度提高,比接触电阻率与退火工艺没有明显关系.本文为n面出光的AlGaInP薄膜发光二极管芯片的n电极制备提供了一种新的方法,有望大幅简化制备工艺,降低制造成本.     

低接触电阻率Ni/Ag/Ti/Au反射镜电极的研究

研究了Ag的厚度、退火时间、沉积温度对于Ni/Ag/Ti/Au电极的反射率及与p-GaN欧姆接触性能的影响. 利用分光光度计测量反射率, 采用圆形传输线模型计算比接触电阻率. 结果表明: 随着Ag厚度的增加, Ni/Ag/Ti/Au电极的反射率逐渐增大; 在氧气氛围中, 随着退火时间从1 min增至10 min, 300 ℃退火时, 比接触电阻率持续下降, 而对于400-600 ℃退火, 比接触电阻率先减小后增大; 在300和400 ℃氧气中进行1-10 min 的退火后, Ni/Ag/Ti/Au的反射率变化较小, 退火温度高于400 ℃时, 随着退火时间的增加, 反射率急剧下降; 在400 ℃氧气中3 min退火后, 比接触电阻率可以达到3.6×10^-3 Ω·cm². 此外, 适当提高沉积温度可以增加Ni/Ag/Ti/Au的反射率并降低比接触电阻率, 沉积温度为120 ℃条件下的Ni/Ag/Ti/Au电极在450 nm处反射率达到90.1%, 比接触电阻率为6.4×10^-3 Ω·cm². 综合考虑电学和光学性能, 在沉积温度为120 ℃下蒸镀Ni/Ag/Ti/Au (1/200/100/100 nm)并在400 ℃氧气中进行3 min退火可以得到较优化的电极. 利用此电极制作的垂直结构发光二极管在350 mA电流下的工作电压为2.95 V, 输出光功率为387.1 mW, 电光转换效率达到37.5%.     

TiAl3 和Ti/TiAl3 非合金化电极n型GaN欧姆接触的实现

在不进行合金化的情况下,首次直接采用TiAl3合金材料作为金属接触电极.在蓝宝石衬底上生长的n型载流子浓度为2×1018 cm-3的GaN上,成功地得到低接触电阻的欧姆接触,并由环形传输线模型方法测得比接触电阻率为3×10-5 Ω*cm2.与通常n型欧姆接触采用的Ti/Al双层结构比较,TiAl3合金结构更容易形成非合金化的n型欧姆接触.在此实验基础上,进一步分析了N空位和界面层处的TiAl3在形成非合金化或低温退火欧姆接触中发挥的作用,由此设计的Ti/TiAl3/Ni/Au接触结构,在TiAl3合金结构基础上明显地降低了接触电阻率.     

硅衬底GaN基LED N极性n型欧姆接触研究

在Si衬底GaN基垂直结构LED的N极性n型面上,利用电子束蒸发的方法制作了Ti/Al电极,通过了I-V曲线研究了有无AlN缓冲层对这种芯片欧姆接触的影响.结果显示,去除AlN缓冲层后的N极性n型面与Ti/Al电极在500到600 ℃范围内退火才能形成欧姆接触.而保留AlN缓冲层的N极性n型面与Ti/Al电极未退火时就表现为较好的欧姆接触,比接触电阻率为2×10^-5 Ω·cm²,即使退火温度升高至600 ℃,也始终保持着欧姆接触特性.因此,AlN缓冲层的存在是Si衬底GaN基垂直结构LED获得高热稳定性n型欧姆接触的关键. 关键词： 硅衬底 N极性 AlN缓冲层 欧姆接触     

高反射率p-GaN欧姆接触电极

根据光学薄膜原理计算了GaN/Ti/Ag、GaN/Al和GaN/Ni/Au/Ti/Ag、GaN/Ni/Au/Al多层电极结构的反射率,得出Ag基和Al基反射电极均能在全角范围内提供较高的反射率。实验测量结果表明,反射率能高于80%的Ag基反射电极,具有低欧姆接触的电学特性。并将GaN/Ni/Au/Ti/Ag多层反射电极应用在上下电极结构的GaN基LED中。实验上采用两步合金法获得了低接触电阻、高反射率的电极结构,并引入Ni/Au覆盖层克服了Ag高温时的团聚和氧化现象。解决了Ag电极的稳定性问题,显著地提高了LED的出光效率,成功制备了具有上下电极结构的GaN基LED管芯。     

刻蚀与退火对GaN欧姆接触的影响

使用干法刻蚀在GaN LED晶片上刻蚀n区,用电子束蒸发方法在n型GaN表面上淀积Ti/Al双金属层作为接触电极,在N2环境中进行退火.探讨不同的刻蚀方法和刻蚀条件及不同的退火条件对Ti/Al-n型GaN间欧姆接触的影响.     

氧气氛中p-GaN/Ni/Au电极在相同温度不同合金时间下的欧姆接触形成机制和扩散行为

用卢瑟福背散射/沟道技术研究了p-GaN上的Ni/Au电极在氧气氛下相同合金温度(500℃)不同合金时间后的微结构演化,以揭示欧姆接触的形成机制.利用背散射随机谱和RUMP模拟程序研究了电极金属之间的互扩散,用沟道谱探测了电极金属中的氧分布.结合不同合金时间下比接触电阻ρ_c的变化,发现随着合金时间的延长比接触电阻持续降低,在合金时间60 s后降低的速度减慢, Au扩散到GaN的表面,在p-GaN上形成外延结构,O向电极内部扩散反应生成NiO对降低ρ_{关键词： GaN 卢瑟福背散射/沟道 欧姆接触}     

GaN基紫光LED的高反射率p型欧姆接触

研究用于GaN基大功率倒装焊(Flip-chip)紫光LED(UV-LED)的高反射率p型欧姆接触的电学和光学性能。用磁控溅射的方法在GaN基LED外延片表面沉积了不同厚度Ag,Al,Au和Pd四种金属,测量了样品的反射率和透射率。结合同步辐射高强度X射线衍射和AFM对金属薄膜的晶体结构进行分析,并对表面形貌进行了观测,对由金属薄膜构成的多层膜结构及其对光反射率的作用机理进行了研究。测量结果表明,在入射光波长为400nm时,Ni/Au/Ag和Ni/Au/Al电极的反射率比Ni/Au的反射率提高了三倍。同时与p-GaN有良好的欧姆接触特性。     

感应耦合等离子体刻蚀p-GaN的表面特性

研究了p-GaN材料经感应耦合等离子体(ICP)刻蚀后的表面特性,并用不同的方法对刻蚀表面进行处理.利用原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱(XPS)对刻蚀样品进行分析,并在样品表面制作Ni/Au电极,进行欧姆接触特性的测试.实验结果表明了NaOH溶液处理表面对改善材料表面和欧姆接触特性是比较有效的. 关键词： GaN 感应耦合等离子刻蚀 表面处理 欧姆接触     

不同退火方式对Ni/SiC接触界面性质的影响

采用快速热退火(rapid thermal annealing, RTA)法和脉冲激光辐照退火(laser spark annealing, LSA)法, 在n型4H-SiC的Si面制备出Ni电极欧姆接触. 经传输线法测得RTA样品与LSA样品的比接触电阻分别为5.2×10^-4 Ω·cm², 1.8× 10^-4 Ω·cm². 使用扫描电子显微镜、原子力显微镜、透射电子显微镜、拉曼光谱等表征手段, 比较了两种退火方式对电极表面形貌、电极/衬底截面形貌和元素成分分布、SiC衬底近表层碳团簇微结构的影响. 结果表明, 相比于RTA, LSA法制备出的欧姆接触在电极表面形貌、界面形貌、电极层组分均匀性等方面都具有明显优势, 有望使LSA成为一种非常有潜力的制备欧姆接触的退火处理方法.     

N掺杂ZnO薄膜的接触特性

氧化锌(ZnO)是一种直接带隙半导体材料,室温下带隙为3.37eV,激子束缚能为60meV。ZnO因其优越的光电特性在高亮度蓝紫光发光器件、紫外探测器件和短波长激子型激光器等方面具有广阔的应用前景。而要实现大功率的光电器件,稳定可靠的欧姆接触是必需的。研究了氮气氛条件下,不同温度快速退火对氮掺杂ZnO样品的电学性质以及Ni/Au与其接触特性的影响。原生样品表现为弱的肖特基接触,适当温度退火后,由肖特基转成了欧姆接触,650℃退火后得到最小比接触电阻率8×10-4Ω·cm2。霍尔测量表明550℃快速退火后,样品的导电类型由p型转变成了n型。采用AES和GXRD分别研究了不同退火温度下Au、Ni、Zn、O的深度分布变化及退火后所生成的合金相。实验结果表明,退火所导致的薄膜电学性质的变化以及界面态和表面态的增加是接触特性变化的原因。     

ZnMgO/n-ZnO/ZnMgO/p-GaN异质结LED的紫外电致发光

利用等离子体辅助分子束外延( P-MBE)技术制备了ZnMgO/n-ZnO/ZnMgO/p-GaN异质结LED.Ni/Au电极与p-GaN、In电极与ZnMgO之间都形成了良好的欧姆接触.在ZnMgO/n-ZnO/ZnMgO/p-GaN异质结器件中观察到了明显的整流特性.异质结的电致发光强度随着注入电流的增大而逐渐增强...     

感应耦合等离子体刻蚀p-GaN的表面特性

研究了p-GaN材料经感应耦合等离子体(ICP)刻蚀后的表面特性，并用不同的方法对刻蚀表面进行处理.利用原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱(XPS)对刻蚀样品进行分析，并在样品表面制作Ni/Au电极，进行欧姆接触特性的测试.实验结果表明了NaOH溶液处理表面对改善材料表面和欧姆接触特性是比较有效的.     

表面化学处理和退火对p-GaN/ZnO:Ga接触特性的影响

ZnO∶Ga(GZO)透明电极沉积在p-GaN表面,用作透明电流扩展层。直接沉积在p-GaN上的p-GaN/GZO存在较大的势垒,容易形成肖特基接触,而良好的欧姆接触对功率LED器件至关重要。为了降低接触势垒,采用盐酸和氢氧化钠溶液对GaN表面进行去氧化层处理,并对p-GaN/GZO进行退火处理,研究表面处理和退火对p-GaN/GZO接触特性的影响。研究表明:碱性溶液处理有利于降低接触势垒;退火处理后,接触势垒略有增加。     

980 nm 垂直腔面发射激光器低欧姆接触电阻制备

研究了980 nm的垂直腔面发射激光器(VCSEL)欧姆接触技术.降低VCSEL的欧姆接触电阻,可有效地提高VCSEL的输出功率和延长其可靠性.P面采用高掺杂的P-GaAs/Ti/Pt/Au系统,N面采用N-GaAs/Ge/Au/Ni/Au系统,通过优化合金温度,得到了最佳优化合金温度为440 ℃,最低欧姆接触电阻值为0.04 Ω,同时对比了440 ℃和450 ℃器件的输出功率和转换效率之间的对比关系.测试结果表明,440 ℃器件的欧姆接触电阻0.04 Ω,峰值波长980.1 nm,光谱的半高宽0.8 nm,平行发散角θ_‖ 15.2°,垂直发散角θ_⊥ 13.5°,输出功率1.4 W,转换效率最大值为14.4%,而450℃的器件欧姆接触电阻为0.049 Ω,输出功率为1.3 W,转换效率为12.8%.通过优化合金温度能有效地降低980 nm的VCSEL欧姆接触电阻.     

牺牲Ni退火对硅衬底GaN基发光二极管p型接触影响的研究

本文通过在硅衬底发光二极管(LED)薄膜p-GaN表面蒸发不同厚度的Ni覆盖层,将其在N₂ ∶O₂=4 ∶1的气氛中、400℃—750℃的温度范围内进行退火,在去掉薄膜表面Ni覆盖层之后制备Pt/p-GaN欧姆接触层.实验结果表明:退火温度和Ni覆盖层厚度均对硅衬底GaN基LED薄膜p型欧姆接触有重要影响,Ni覆盖退火能够显著降低p型层中Mg受主的激活温度.经牺牲Ni退火后,p型比接触电阻率随退火温度的升高呈先变小后变大的规律,随Ni覆盖层厚度的增加呈先变小后变 关键词： 氮化镓 发光二极管 牺牲Ni退火 p型接触     

等离子体表面处理对硅衬底GaN基蓝光发光二极管内置n型欧姆接触的影响

硅衬底GaN基发光二极管(LED)的内置n型欧姆接触在晶圆键合时的高温过程中常常退化,严重影响LED的工作电压等器件性能.本文深入研究了内置n电极蒸镀前对n-GaN表面的等离子体处理工艺对硅衬底GaN基发光二极管n型欧姆接触特性的影响.实验结果表明,1.1 mm×1.1 mm的LED芯片在350 m A电流下,n-GaN表面未做等离子体处理时,n电极为高反射率Cr/Al的芯片正向电压为3.43 V,比n电极为Cr的芯片正向电压高0.28 V.n-GaN表面经O2等离子体表面处理后,Cr/Al和Cr电极芯片的正向电压均有所降低,但Cr/Al电极芯片的正向电压仍比Cr电极芯片高0.14 V.n-GaN表面经Ar等离子体处理后,Cr/Al电极芯片正向电压降至Cr电极芯片的正向电压,均为2.92 V.利用X射线光电子能谱对Ar等离子体处理前后的n-GaN表面进行分析发现,Ar等离子体处理增加了n-GaN表面的N空位(施主)浓度,更多的N空位可以提高n型欧姆接触的热稳定性,缓解晶圆键合的高温过程对n型欧姆接触特性的破坏.同时还发现,经过Ar等离子体处理并用HCl清洗后,n-GaN表面的O原子含量略有增加,但其存在形式由以介电材料GaO_x为主转变为导电材料GaO_xN_(1-x)和介电材料GaO_x含量相当的状态,这会使得接触电阻进一步降低.上述两方面的变化均有利于降低LED芯片的正向电压.