表面處理對(duì)硅襯底GaN基LED粗化及出光效率影響的研究.pdf

1、伴隨著白光LED技術(shù)的迅速提高,功率型芯片已進(jìn)入普通照明市場(chǎng),其在實(shí)驗(yàn)室的流明效率已高達(dá)2401m/W,批量生產(chǎn)的白光:LED流明效率也已接近1601m/W。Si襯底GaN基LED具有成本低、導(dǎo)熱性好等優(yōu)點(diǎn),結(jié)合襯底轉(zhuǎn)移和Ag基反射鏡及表面粗化技術(shù),成功制備出功率型TF結(jié)構(gòu)芯片,目前已進(jìn)入批量產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)階段,是一條富有潛力且極具競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)路線。眾所周知,提高LED光提取效率最直接有效的方法為表面粗化,最主要的實(shí)現(xiàn)途徑為采用KOH溶液濕

2、法腐蝕N極性GaN表面,濕法腐蝕的速率與均勻性通常與很多因素有關(guān),較難以控制。因此,如何獲得較理想的粗化表面就成為提高LED出光效率的關(guān)鍵問題。本文使用干法刻蝕和濕法腐蝕兩種表面處理方法,系統(tǒng)研究了Si襯底GaN基功率型LED芯片的表面粗化,所獲得的結(jié)論如下:
　　 1、研究了AlN緩沖層對(duì)n-GaN表面粗化的影響,若不對(duì)AlN做任何處理,粗化的速率太慢,難以形成理想的六棱錐粗化表面;若將AlN全部去除,粗化速率過快,容易出現(xiàn)過

3、粗化的現(xiàn)象;而對(duì)AlN做適中的干法刻蝕處理后再做粗化,可以獲得較好的粗化表面。
　　 2、采用XPS測(cè)試表征了不同刻蝕處理對(duì)粗化前表面的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn):氟里昂等離子體的ICP-RIE刻蝕能有效去除表面殘留的Si元素,使AlN表面的費(fèi)米能級(jí)提高,功函數(shù)減小,顯著提高了粗化速率和均勻性,但同時(shí)也會(huì)引入F離子和表面氧化物,可以采用HCl處理的方法,能有效去除氧化物;硫酸雙氧水腐蝕AlN緩沖層不能去除表面殘留的Si元素及其化合物,對(duì)費(fèi)米