[发明专利]紫外LED高反电极及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及光电材料与器件领域，特别是涉及一种紫外LED高反电极及其制备方法与应用。本发明通过采用功函数大于等于4.6eV的金属作为欧姆接触层，同时将金属欧姆接触层图形化，并将图形化率控制在5％～40％内，保证了电极的光学性能，且不会影响金属铝反射层与LED芯片层的欧姆接触。本发明提供的方案平衡了紫外LED高反电极对电学性能和光学性能的需求，避免现有技术中为改善光学性能需要将金属欧姆接触层做得尽可能薄带来的低良品率、较差的可控性以及器件开启电压的升高，同时在光学性能上较现有技术有明显的提升。此外，由于欧姆接触层仅部分覆盖高功函金属，较全覆盖的现有方案减少了高功函金属的用量，减少了生产成本。

技术领域

本发明涉及光电材料与器件领域，特别是涉及一种紫外LED高反电极及其制备方法与应用。

背景技术

紫外LED由于存在P型GaN接触层和金属电极对紫外光的强烈吸收效应，目前业内普遍采用背面出光的设计。经估算，在P型层和N型层中间的有源层(量子阱)产生的光子，约有1/3会到达N型层，其中部分顺利出射，被成功提取，另外1/3的光达到P型层，会完全被P-GaN接触层和P型电极吸收。为了和P型层形成良好的欧姆接触，降低器件开启电压，通常采用Ni/Au叠层结构作为P型电极。Ni/Au电极对于紫外光反射率较低，仅50nm厚，即可全部吸收300nm以下的深紫外光。所以，采用对紫外光有较高反射率的电极，可以将部分达到P型层的光向衬底方向反射到N型层，进而被顺利提取出器件之外，对于提高器件的外量子效率至关重要。

金属铝在紫外光波段具有较高的反射率(约92％)，但是铝的功函数仅有4.3eV，而P-GaN的功函数约6.5eV，金属铝直接和P型接触会产生较高的势垒，难以形成良好的欧姆接触，对于器件的I-V特性以及稳定性都会产生影响。现有技术中，有报道采用超薄镍做接触金属，改善接触性能，然后覆盖较厚的金属铝做反射镜，由于金属镍对紫外光的吸收，这种结构的Ni/Al电极，反射率会有所下降(约68％)。虽然能起到一定的反射作用，但是由于镍较薄，可控性较差，良率较低，且器件的开启电压很高，不适合商用。

另外也有人报道采用金属铑作为高反电极，虽然能够和P型层形成良好的欧姆接触，但是其紫外反射率只有约68％，且金属铑熔点高达2237K，沉积难度较大。其价格昂贵，不适合大规模用于商用芯片。

还有人报道采用金属1nm超薄镍和200nm金属镁叠层结构作为紫外LED的高反电极，虽然其反射率能达到88％，但是其工作电压比Ni/Au电极的LED高3V～5V。另外，金属镁也是一种活泼金属，很容易和空气中的氧气反应，影响器件的寿命和性能。

发明内容

基于此，有必要提供一种对紫外光反射率高，且能与P型氮化物形成良好的欧姆接触，工作及开启电压低，具备较优电学特性和稳定性的紫外LED高反电极及其制备方法与应用。

本发明的一个方面，提供了一种紫外LED高反电极，其包括依次设置的LED芯片层、金属欧姆接触层和铝反射层；所述基底层为紫外LED外延片的顶部P型掺杂层，所述金属欧姆接触层为功函数大于等于4.6eV的金属材质的图形化层，所述金属欧姆接触层的正投影面积为所述LED芯片层正投影面积的5％～40％。