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本文针对大功率倒装紫光LED中高反射率欧姆接触电极(反射电极)进行了细致的研究,主要得到了以下的结果:
1)反射电极的结构由高透射率的欧姆接触层和高反射金属层构成,用磁控溅射在GaN紫光LED外延片的P-型GaN的表面沉积了Ag,Al,Pd和Au薄膜,研究了四种不同金属薄膜在不同厚度时反射率和透射率,在入射光波长400nm时,四种金属薄膜的反射率随厚度的变化有相似的规律,即薄膜厚度小于一定厚度时(Ag为130nm),反射率随厚度增加反射率迅速上升,超过这个厚度反射率随厚度增加缓慢下降。
2)利用同步辐射X射线衍射技术,AFM和TEM研究了反射电极的金属反射层的结构,通过XRD的2θ扫描曲线观察到了明显的多晶衍射峰,在AFM观测到金属薄膜表面粗糙度随厚度增加而增加,从XRD,AFM和TEM的观测结果发现金属反射层薄膜是多晶的层状薄膜结构,解释了反射率随厚度变化的规律。
3)研究了不同厚度的Ni/Au欧姆接触层反射率和透射率随厚度变化,选取Ni/Au(合金后)10nm/10nm作为反射电极的高透射率欧姆接触层。
4)采用Ni/Au/Ag和Ni/Au/Al的复合结构作为反射电极,厚度为10nm/10nm/100nm的反射率是常规透明电极Ni/Au(合金后)10nm/10nm反射率的三倍,而三者的电学性能相似,欧姆接触电阻率~4×10-4Ω·cm-2。Ni/Au/Ag和Ni/Au/Al可以作为反射电极。
5)研究了Ni/Au/Ag和Ni/Au/Al对器件性能的影响,Ag和Al的反射效率较高,既有利于提高输出功率,也有利于降低器件的发热。
本工作对于大功率GaN基紫光LED倒装焊高反射电极的研究和发展,对大功率GaN基紫光LED研制具有现实意义。