ZnO/p-GaN欧姆接触及其表面微结构提升LED光效的研究

随着GaN基大功率 LED芯片/器件微纳制造向绿色、成本制造发展，寻找绿色环保的新材料新工艺替代ITO透明电极已成为迫切任务。 ZnO与GaN晶格匹配好，同时通过第ⅢA族元素（Ga,Al,In）的掺杂后具有高透过率、低电阻率的特点。因此，ZnO应用GaN基LED具有独特的优势，是最有希望代替ITO透明电极的材料之一。本项目针对GaN基LED器件，开展ZnO/p-GaN欧姆接触及其表面微结构的微制造技术基础研究。拟通过ZnO薄膜制备参数优化、GaN表面处理、中间过渡层、退火处理等手段，降低GaN与ZnO接触势垒，实现两者间的欧姆接触。同时，通过表面微结构设计与制造，开展表面微结构微纳制造工艺的探索。预期该项目不仅对满足LED绿色制造、降低LED成本具有重要指导意义，同时也将对表面微结构提升LED光效的微纳制造技术提供理论指导和实践经验。

第ⅢA族元素（Al、Ga、In等）掺杂制备的的氧化锌具有了透明导电薄膜最基本的两个特性：高透过率、低电阻率，被认为有潜力取代ITO而成为GaN基LED的理想电极材料。本项目通过研究GaN发光面生长ZnO透明薄膜电极的工艺与生长机理研究、p型GaN的表面预处理及工艺方法研究、ZnO/p-GaN欧姆接触的制备及其形成机理研究、电极表面微结构的设计与优化研究，取得了如下主要成果：.1、通过溅射工艺的优化(功率、基板温度、气体流量、薄膜厚度等)，获得了高质量的GZO薄膜，其电阻率低至2.79×10-4Ω•cm，在蓝光区域(460nm波长)的光透过率超过95%，达到了项目的要求。.2、通过制备工艺的研究，发现氧分压、退火气氛、酸碱处理对于界面欧姆接触的影响规律。.3. 研究了界面插入层对于界面欧姆接触及LED器件性能的影响。采用了诸如AgO,CuS and ITO等材料插入GZO和p-GaN之间，结果发现欧姆接触性能获得极大的改善，LED器件的正向电压显著降低。.4.采用传统的光刻工艺在GZO上制作了不同图形的微结构图案，研究了不同图形尺寸以及不同图案对于LED出光性能的影响，并且配合光学模拟软件TracePro进行了模拟。