NiAgTiAu与p-GaN的欧姆接触性能及光反射率.PDF

物理学报 Acta Phys. Sin. Vol. 63, No. 12 (2014) 127302 Ni/Ag/Ti/Au 与p-GaN 的欧姆接触 性能及光反射率 黄亚平1)2) 云峰1)2)3) 丁文1)2) 王越2) 王宏2) 赵宇坤2) 张烨2) 郭茂峰2) 侯洵1)2) 刘硕3) 1)(西安交通大学, 电子物理与器件教育部重点实验室, 陕西省信息光子技术重点实验室, 西安 710049) 2)(西安交通大学固态照明工程研究中心, 西安 710049) 3)(陕西新光源科技有限责任公司, 西安 710077) ( 2013 年12 月24 日收到; 2014 年3 月3 日收到修改稿) 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 C 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 C 氧气中快速退火后得到了较好的结果, 其比接触电阻率为 55 10 Ωcm , 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%. 关键词: p-GaN, 欧姆接触, 反射率, 快速退火 PACS: 73.40.Ns, 68.35.Ja, 78.20.–e, 61.82.Bg DOI: 10.7498/aps.63.127302 另一方面垂直结构LED p-GaN 电极既作为欧姆接 1 引 言 触电极又作为光学反射镜, 对电极的材料体系提 出了更高的要求. 如何获得高反射率、低接触电 GaN 等III 族氮化物半导体具有高电子迁 阻率的p-GaN 电极成为垂直结构LED 研究的重要 移率、高击穿电压、发光效率高、禁带宽度可在 方向. 0.7—6.2 eV 之间连续调节的特点使得其在电子器 近年来, 国内外许多研究组针对金属材料的 件和光电子器件中有着广泛应用. GaN 基发光二 选择、p-GaN 表面处理、退火条件等对p-GaN 的欧 极管(light emitting diode, LED) 具有高效、节能、 姆接触进行了研究. 对于GaN 基电子器件或者水 环保的优点, 使其在固态照明领域很受关注14 . 平结构LED 器件, 欧姆接触选用较多的金属结构 相比于传统水平结构LED, 垂直结构LED 在电流 是Ni/Au89 . 由于Ag 在可见光波段具有很高的 扩展、热管理、光提取方面具有更大优势57 , 有利 反射率, 有利于制作高反射率电极, 但由于其黏附 于在大功率、高亮度LED 中的应用. 垂直结构LED 性较差, 金属功函数较低, 不利于形成欧姆接触, 的一个关键难点就是p 型欧姆接触, 一方面由于 利用Ni/Ag/Ti/Au, Ni/Ag/Pt 等多金属组合电极 Mg 的激活能较