[发明专利]P型GaN上镉铟氧透明电极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种P型GaN上的欧姆接触方案及其制备方法，尤其涉及一种P型GaN上镉铟氧透明电极及其制备方法。

背景技术

GaN基材料是第三代宽禁带半导体材料的代表，具有许多优异的性能，在蓝、紫光发射、超高频、高温、大功率等许多光电和微波器件领域有着广阔的应用前景。随着高亮度篮、紫色GaN基LED的商品化和实用化，高亮度白色LED将有可能取代目前的各种照明灯，照明技术面临一场新的革命。但目前对于GaN基LED的制作，还有一些技术难题没有完全解决，其中最主要的难题之一是：在材料生长过程中难以获得足够高浓度的P型载流子浓度，加上可供选择的金属材料有限，导致难以在GaN上制作良好的P型欧姆接触电极。因此，人们想出许多方法来降低P型GaN上欧姆接触的电阻。某些研究者就提出了采用金和镍材料，在P型GaN上依次淀积Ni/Au，然后在400℃以上的温度下退火，可以在金属与P型GaN之间得到欧姆接触。

在GaN基LED上采用Ni/Au金属作为P型GaN接触电极的主要问题是：当Ni/Au太薄则影响电流的均匀扩散和热稳定性；太厚时，金属薄膜的透光率低，大大降低了LED发光效率。因此，一般采用Ni/Au的厚度为50nm，透光率低于50％.因此，如何在P型GaN上获得低阻、高热稳定性和高透光率的欧姆接触，从而提高LED发光效率，一直是众多研究者关注的焦点问题之一。为提高LED的发光效率，除了在封装结构、光学设计等方面的工作外，方法之一是采用透明导电膜(TCO)代替金属作为P型GaN上的接触电极，以实现电流的均匀扩散及高透光率，从而获得更高的光输出。

目前，应用最广泛的透明导电薄膜材料是In₂O₃:Sn(ITO)和SnO₂:F薄膜。但ITO价格高，存在In易扩散导致器件性能衰减的问题；SnO₂存在难以刻蚀、生成需要较高的温度(400℃以上)的问题，同时，这些薄膜均需要通过掺杂才能满足产品的需要，虽然掺杂可以降低薄膜的电阻率，但同时也提高了载流子对光的吸收，影响了薄膜的透光率。因而人们开发出在无需刻意掺杂的情况下具有更高的透光率和更低的电阻率的三元氧合物，例如CdIn₂O₄(CIO)、Cd₂SnO₄、MgIn₂O₄、MgAl₂O₄和SnZn₂O₄及其相应的混合物，这是一类具有尖晶石结构的宽带隙氧化物薄膜材料，由于可以通过调节组元之间的比例来渐变地调节其光电性能，因而在透明导电薄膜领域得到了广泛关注。

与SnO₂、ITO等透明导电薄膜材料相比，CIO具有以下优点：

(1)非常低的电阻率(10^-4Ω.cm数量级)和高透光率(可见光区域透光率大于90％、红外光区域的反射率高达93％)。

(2)不需要任何掺杂就可以达到很低的电阻率。对于现在商业应用最多的ITO需要掺锡、SnO₂需要掺F等才能达到良好的效果，而CIO薄膜不需要任何刻意的掺杂就可以达到良好的光电性能，而且其光电性能可以较易通过调整Cd和In的比例来实现调节。

(3)相比ITO薄膜价格更便宜。由于CIO是三元化合物，Cd的价格比In便宜，所以总体价格要比ITO薄膜便宜。

(4)短波相应良好。比SnO₂的化学性能更稳定，更高的耐磨性和强抗化学腐蚀性。