[发明专利]一种提高发光器件出光效率的多层导电透明膜及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子元器件制造技术领域，尤其涉及一种可提高发光器件出光效率的多层导电透明膜及其方法。

背景技术

虽然GaN基光电器件(LED发光器件)在近年来取得了相当大的进展，但是较难实现低阻的P型GaN欧姆接触。有两方面的原因阻碍低阻的P-GaN欧姆接触：一方面是难于生长重掺杂的P-GaN材料(P型浓度＞10¹⁸cm^-3)；另一方面是缺乏合适的接触金属材料，P-GaN材料的功函数很大(7.5eV)，而功函数最大的金属Pt也只有5.6eV。除此之外，金属化工艺(包括表面处理、金属沉积和合金化处理)的条件也会影响P-GaN的接触电阻。

对于采用P型接触做透明电极的GaN基发光器件，接触材料的透射率对于发光器件的性能(如外量子效率、光输出功率等)至关重要。传统的LED采用Ni/Au作为P型GaN的接触材料，而几个纳米厚的Ni/Au接触是半透明的，其在可见光波段的透射率只有60％～75％。虽然可以通过减小接触层的厚度来提高透射率，但是太薄的接触层会带来热稳定性和可靠性的问题。

ITO(indium tin oxide；氧化铟锡)由于在可见光波段的高透明度(～90％)和低阻(＜5×10^-4Ω·cm²)而广泛地用作透明导体。因此，ITO无论在光学上还是电学上都是GaN基LED可用的P型接触材料。参见图1，近些年来，GaN基光电器件一般采用在P型GaN表面外延片10上直接覆着(生长)ITO透明电极层11。

但随着对光电器件的光学性能的不断提高的需求，上述ITO作为透明电极满足不了需求，特别是由于GaN的折射率2.48，ITO的折射率2.0，由于全反射将导致出光效率降低。

ZnO是一种II-VI族直接宽禁带化合物半导体材料，室温禁带宽Eg＝3.37eV。ZnO在可见光波段的通过率＞80％，并且P型ZnO的折射率为2.2比ITO的折射率2.0更高，因而有希望成为发光器件的透明电极。

P型ZnO的制备方式有如下几种方式：1.以V族元素为受主源，比如氮元素。科学家K.Minegishi于1997年首次报道了用CVD方法NH3掺杂，制备出P型ZnO薄膜；2.以I族元素为受主源；3.III-V族元素共掺杂，共掺技术实现P型ZnO的研究主要包括N2-Ga共掺、N2-Be共掺、N2-In共掺等；4.其他方法，比如先采取直流反应溅射法，通过增加氧与氩的比例(83％)，在很低的功率下制备了薄膜。但是P型ZnO和P型GaN欧姆接触不好，影响其应用。

因此，如何解决P型ZnO和P型GaN的欧姆接触，在不增器件制作的成本，工艺的复杂性的前提下有效提高光电器件的出光效率，已成为业界亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高P型GaN发光器件出光效率的方法，通过在所述P型GaN表面制作高折射率透明导电电极阵列，其上再覆盖传统的ITO透明电极，既解决了高折射率透明导电电极和P型GaN的欧姆接触，又可在不增大器件尺寸的前提下有效提高出光效率。

本发明的另一目的是提供一种用于提高P型GaN发光器件出光效率的多层导电透明膜，在所述P型GaN表面上制作该多层导电透明膜，可以有效提高P型GaN发光器件的品质。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：

一种提高P型GaN发光器件出光效率的方法，其是在P型GaN表面外延片上依次由里至外生长一高折射系数的透明电极层和一氧化铟锡(ITO)透明电极层，所述透明电极层的折射系数n＞2.0。

可以采用化学气相沉积或物理气相沉积生长高折射系数的高折射系数的透明电极层。

将所述的高折射系数的透明电极制成微球或锥形状，将所有高折射系数透明电极以阵列周期排列。

上述形成高折射系数的透明电极以周期排列的阵列的方法采用掩膜版光刻-刻蚀法、选择生长法、溶胶-凝胶法或自主装法。

使用掩膜版光刻-刻蚀形成高折射系数透明电极的阵列的刻蚀工艺为湿法刻蚀或干法刻蚀。

一种用于提高P型GaN发光器件出光效率的多层导电透明膜，其包括一在P型GaN表面外延片上生长的高折射系数透明电极层，再在该高折射系数透明电极层的外表面覆盖ITO透明电极层，所述透明电极层的折射系数n＞2.0。

所述高折射系数的透明电极(单体)为微球或锥形状，所有高折射系数透明电极以阵列周期排列。