具有新型图形化SiO2/Al2O3钝化层的高性能GaN基发光二极管

2017-11-22 10:17:36 admin 26

在固态照明领域,高性能的GaN基LED作为有潜力的光源已经获得了广泛的关注,并在紫外可见光等各个发光波段都得到了广泛的应用,而提高GaN基LED的光提取效率是进一步将其推广应用的重要前提。

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      然而,由于LED与空气接触面的全反射现象的存在,目前光提取效率仍然很低。考虑到GaN和空气的折射率差,从芯片入射到空气的全反射临界角c只有24.6°,进而将大部分光重新反射回LED芯片中,并被外延层吸收并转化为热量,其大大的降低了光提取效率。然而,假如光的出射角小于c,那么LED发出的光就能自由的进入空气中了。有鉴于此,目前的一些研究是通过改变器件中的光回路来提高光提取效率,常用的方法包括:引入分布式布拉格反射镜(DBR),光子晶体结构,图形化衬底,以及表面钝化等。
  最近几年,研究者结合理论及实验研究了不同种类表面钝化层对LED的光学和电学性能的影响。而其中具有SiO2钝化层的传统GaN基LED得到了广泛应用。Chang等人证明了在室温下通过电子回旋共振化学气相沉积方法制备的SiNx薄膜可以钝化GaN基LED。实验结果表明运用等离子体增强化学汽相淀积(PECVD)方法制备的SiONx可以作为抗反射的钝化层。为了增强发光强度,Su等研究者使用了硫化氢来钝化AlGaInP LED的表面。而So等人注意到,在回流温度不变的条件下,半球的底部直径随回流时间增加而增加。在光刻技 术的帮助下,我们使用HF去除了电极表面的钝化层,而没有破坏表面。LED芯片的I-V曲线与LOP测量是由FitTech IPT6000 LED芯片/晶圆测试系统完成的,反向漏电流IR是由微波探针台测量的。
  图3(a)显示了不同结构LED的I-V特性,分别是:0分 钟回流图形化SiO2/Al2O3钝化层(sample A);5分钟回流图形化SiO2/Al2O3钝化层(sample B);7分钟回流图形化SiO2/Al2O3钝化层(sample C);9分钟回流图形化SiO2/Al2O3钝化层(sample D);11分钟回流图形化SiO2/Al2O3钝化层(sample E);以及传统的SiO2钝化层(作为参照)。由于具有相同的外延结构,这6种LED的I-V特性几乎是一样的,在60mA输入电流条件下,正向电压都是 3.1V。图3(b)显示了这些LED光致发光(EL)的特性,峰值波长都是460nm,Sample D输出功率最高。

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