p型氮化镓紫外光发光二极体Meshedp-GaNLED）.PPT

結論 本論文利用了高溫溼式蝕刻技術製備出具有週期性條紋圖案化的藍寶石基 板，藉由此基板並配合著合適的磊晶成長方式，我們可以獲得低差排密度 之氮化鎵晶體材料而提升發光二極體之內部量子效率，並同時藉由圖案化 基板之幾何圖形，可大大地減少發射光在氮化鎵晶體與藍寶石基板界面處 發生全反射的機率，進而提升光萃取效率。 參考文獻 謝 奇 勳:國立 中 央 大 學電 機 工 程 研 究所成長於圖案化藍寶石基板之氮化鎵發光二極體特性分析 陳朝旻:國 立 中 央 大 學光電科學研究所 紫外光發光二極體製程技術與元件特性研究 馮輝慶:國立 中央 大 學光電 科 學 研 究 所 具網狀結構之紫外光發光二極體之特性研究 指導老師：蔡夢華 老師 學生:李文鍚 具網狀結構之紫外光發光二極體之特性研究 發光二極體之發光原理發光二極體是一種以二極體為發光主體之光電半導體元件，通常是由元素週期表上Ⅲ-Ⅴ族，或Ⅱ-Ⅵ族元素混合形成之化合物半導體。若對發光二極體p/n兩端電極輸入電流時，p型半導體內的多數載子電洞會往n型半導體移動，而n型半導體內的多數載子電子向p型半導體游走，使的電子與電洞於接面之空乏區可相互結合，此時外加電壓稱為順向電壓（forward voltage）或是驅動電壓（drive voltage）。有幾種機制會影響順向電壓的高低，包括接觸電阻、透明導電層及p型與n型半導體內的載子濃度（carrierconcentration）及載子遷移率（carrier mobility）。電子與電洞結合的過程，使得過剩的能量以光的形式釋出能量，即為發光二極體之作用原理。 具網狀p型氮化鎵紫外光發光二極體（Meshed p-GaN LED）元件製作 紫外光發光二極體自主動層產生的光，經過透明導電層會被ITO材料所吸收，造成輸出光功率下降，此種現象可以用Meshed ITO LED的結構加以改善材料吸收的問題已被證實。當光自主動層幅射出光時，其所經過的p型氮化鎵材料的折射係數為2.5及空氣的折射係數為1，所得到的臨界角為23.58°。只要出射的角度大於23.58°，光就會被反射而無法穿透至空氣中，限制了光的外部效率。因此，利用Meshed ITO LED的結構並且搭配乾式蝕刻將直徑5μm的圓孔下的p-GaN與p-AlGaN材料蝕刻去除，蝕刻深度為300nm，製作成，具網狀p型氮化鎵紫外光發光二極體（Meshed p-GaNLED），其結構如圖12所示，以減少ITO對光的吸收、p-GaN材料對光的吸收以提升光的外部效率為目的 圖12 具網狀p 型氮化鎵紫外光發光二極體（Meshed p-GaN LED） 圖13 製作完成之Meshed p-GaN LED 側視圖 圖14 製作完成之Meshed p-GaN LED 剖面圖 具網狀 p 型氮化鎵紫外光發光二極體（Meshedp-GaN LED）光電特性分析 圖24所示，為Planar ITO LED與Meshed p-GaN LED紫外光發光二極體 操作在20mA順向電流下之電激發光光譜圖。由圖中可知: (1).兩者的波峰位置皆為404nm；半高全寬（Full-Widths-at-Half-Maxima，FWHM）皆為14.5nm。 (2).Meshed p-GaN LED電激發光光強度比Planar ITO LED強，顯示具有較佳之輸出光強度，證明了Meshed p-GaN LED的結構可以減少ITO透明導電層對紫外光的吸收、減少全反射角造成的損失及p-GaN材料對光的吸收，因此，主動層幅射的光較容易幅射出晶粒表面，而得到較佳之光輸出強度。 在電性分析方面，分成順向與逆向偏壓兩部份加以說明: 圖24 Planer ITO LED與Meshed p-GaN LED 紫外光發光二極體操作在20mA順向電流下之電激發光光譜圖 首先在順向偏壓方面，圖25 為Planar ITO LED 與Meshed p-GaN LED紫外光發光二極體之順向偏壓特性曲線圖。當操作在20mA 的順向電流下， Planar ITO LED 與Meshed p-GaN LED 之順向電壓分別為3.29V、3.39V，電壓有稍微上升0.1V，電壓上升的原因有二種： (1). ITO 在p-Contact 面積減少了33%的接觸面積，造成ITO 與p-GaN 的接 觸電阻上升，導致在p 型電極有current crowding 的現象。 (2). p-GaN 的面積相對的也減少33%，造成電流的橫向擴散不易，串聯電阻 上升。在逆向偏壓方面：操作在-30V 逆向電壓下 圖25 Planar ITO LED 與Meshed p-GaN LED 之順向偏壓特性曲線圖 具網狀 p 型氮化鎵紫外光發光二極體（Meshedp-GaN LED）光電