低温增强型非晶铟镓锌氧薄膜晶体管特性研究

在室温下利用射频磁控溅射沉积非晶铟镓锌氧化物(a-IGZO)薄膜作为有源沟道层,分别制备了顶栅和底栅结构的薄膜晶体管(a-IGZO-TFTs)原型器件,同时研究了沟道层生长参数及后退火工艺对器件特性的影响。研究及实验结果表明:当增加底栅结构a-IGZO-TFTs器件IGZO沟道层氧气流量时,器件输出特性由耗尽型转变为增强型;当沟道宽长比为120∶20时,获得了4.8×10~5的开关电流比,亚阈值摆幅为1.2V/dec,饱和迁移率达到11cm^2/(V·s)。沟道层氧气流量为2cm^3/min的底栅结构a-IGZO-TFT器件在大气中经过300℃退火30min后,器件由耗尽型转变为增强型,获得4×10~3的开关电流比。

光致电化学法提高垂直结构发光二极管出光效率的研究

研究了在垂直结构发光二极管(VLED)器件中,光致电化学法(PEC)刻蚀N极性n-Ga N的速率受不同刻蚀条件(刻蚀浓度、刻蚀时间和光照强度)的影响.并选择N极性n-Ga N表面含有较理想六角金字塔结构(侧壁角为31°)的样品制成器件,研究PEC刻蚀对VLED的欧姆接触和光电性能的影响.结果表明,与未粗化样品相比,PEC刻蚀后的样品接触电阻率明显降低,形成更好的欧姆接触;其电学特性有较好的改善,光输出功率有明显提高,在20 m A电流下光输出功率增强了86.1%.对不同金字塔侧壁角度的光提取效率用时域有限差分法(FDTD)模拟,结果显示光提取效率在侧壁角度为20°—40°有显著提高,在23.6°(Ga N-空气界面的全反射角)时达到最大.

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-Ga N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°C退火时,比接触电阻率持续下降,而对于400—600°C退火,比接触电阻率先减小后增大;在300和400°C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°C时,随着退火时间的增加,反射率急剧下降;在400°C氧气中3 min退火后,比接触电阻率可以达到3.6×10 3Ω·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°C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 3Ω·cm2.综合考虑电学和光学性能,在沉积温度为120°C下蒸镀Ni/Ag/Ti/Au(1/200/100/100 nm)并在400°C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 m A电流下的工作电压为2.95 V,输出光功率为387.1 m W,电光转换效率达到37.5%.

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%.