通过使用Mg覆层在p-GaN上制备高反射率、低阻电阻系数的Ag基欧姆接触

通过使用覆层在上制备高反射率、低阻电阻系数的基欧姆接触年月日摘要：为了在上获得低电阻的欧姆接触，人们对具有高反射系数和平滑表面形貌优点的金属蒸镀方法进行了研究。　　电极在℃、氧气气氛下退火分钟，获得了优秀的欧姆接触特性，接触电阻系数低于Ω。此外，电极在的波长范围的反射系数超过。再退火时，覆层抑制了过多的氧进入到和层中，使得电极具有较好的反射系数和平滑的表面质量。　　为了获得更大的出光效率和散热，芯片倒装和垂直结构设计都已经被应用到基发光二极管中。在这些结构中，从器件发光区发出的光被上的欧姆电极反射。由于具有高的反射率（约），所以非常适合做欧姆电极。此外，在氧气气氛中退火后的基欧姆电极具有低的接触电阻（Ω量级）。然而在氧气中退火导致被氧化或团聚，最终降低了电极的反射率以及电极和、覆层金属的接触。因此防止被氧化和凝聚是获得适合高功率的固态照明使用的高质量的基欧姆电极的重要方面。　　在这篇文章中，介绍了一种新的金属蒸镀方法，利用这种方法可以得到具有高的反射系数（）和低的接触电阻（Ω）的欧姆电极。在上的欧姆电极上蒸镀覆层，可以显著提高电极的光反射系数和表面形貌。对电极金属和界面处的界面反应采用次级离子质谱（）深度剖面和同步辐射光电发射谱（）进行分析。基于以上实验结果，对在电极上增加覆层的效果和电极的光学性能进行了讨论。　　本文中使用金属有机气相沉积（）在蓝宝石衬底的（）面上生长掺薄膜。使用传输线矩阵方法（）对电极电阻进行精确测量，活性区在浸入沸腾的王水溶液中去除表面氧化物后，被的电感耦合等离子体定义。表面处理后的样品通过使用光刻胶来刻出测试结构需要结构。在金属沉积之前，所有样品都被浸入到：去离子水（）溶液中分钟。在经过处理后，金属在乇下，通过电子束蒸发方法依次沉积到样品上。使用含有的靶沉积。　　金属也相对照的沉积。样品在℃℃温度范围内，氧气气氛下，退火分钟。电流电压特性曲线通过半导体参数分析器得到。电极的光反射系数通过装配了氙灯的单色仪测量。在光的反射系数测量中，入射光束在背面抛光的蓝宝石衬底以入射，反射光束通过光电倍增管校准。　　图显示的是和电极的接触电阻系数随退火温度的变化关系。直接沉积的电极展示的特性关系是非线性的，但是随着退火温度的升高，电极的特性表现出欧姆关系。电极在退火温度为℃，℃，℃时，电极电阻率分别为ΩΩΩ。图和电极的接触电阻系数随退火温度的变化关系　　当电极在℃退火，电阻率低于Ω时，仍然显示欧姆特性。如果把这个结构生长在衬底上，可能会得到较好的效果。图沉积后未处理的电极和氧气气氛下退火的和电极的反射光谱　　图显示的是沉积后未处理的电极和氧气气氛下退火的和电极的反射光谱。沉积后未处理的电极在波长处具有的反射系数。而电极的反射系数只有。值得注意的是电极的反射系数有了显著提高，在波长处，电极的反射系数是。　　为了研究电极金属和之间的界面反应，对退火后的和电极做了次级离子质谱（）深度剖面图，结果如图（）和图（）所示。对于电极，完全向内扩散到了界面区域，而原子也从向外扩散到了电极表面。氧原子的含量剖面与原子含量剖面一致，这说明形成了。电极金属和之间的相互扩散与前面的结果相一致。对于金属电极，的向内扩散和的向外扩散也都被观察到了。氧含量剖面和含量剖面相一致显示出在电极表面间附近形成了。很容易确定的是氧浓度在界面附近显著降低，因此没有转变成。这说明在退火时，覆层阻止了过多的氧扩散到下层的和金属中。图退火后的电极的次级离子质谱（）深度剖面图（）和（）　　同步辐射光电发射谱被用来研究在退火时电极金属之间的相互扩散。图显示的是薄膜电极在℃退火前后金属，和芯能级。峰的强度在退火后显著增加，而的峰的强度确显著减少，这意味着在退火时的向外扩散和的向内扩散同时发生。在光谱中，峰强度的变化很小，这意味着在退火后仍旧在表面处作为覆层。在退火后所有金属的结合能都向低能级方向移动，这与阻碍空穴向界面处移动的肖特基势垒高度的降低相符合。图薄膜电极在℃退火前后的同步辐射光电发射谱（），（）和（）芯能级　　图显示的是和电极退火后表面形貌的扫描电子显微照片。电极的表面形貌非常不规则。具有虫状岛屿是电极表面退火后团聚的特征。的团聚主要是因为膜与下面的衬底和上面的覆层结合不好导致的。的团聚也导致了在团聚区域光反射效率的降低。而合金表面形貌却非常平坦，这是的团聚被覆层抑制的结果。图电极退火后表面形貌的扫描电子显微照片（）（）　　光的反射系数和表面形貌的提高都是增加覆层的结果。氧分子在氧化退火时促进了原子从向外扩散。同时，向外扩散的原子与向内扩散的原子相结合，形成固溶体，。导致了欧姆接触的形成。过多的氧分子氧化，形成，如图（）所示。此外，层也被氧化和发生团聚，如图（）和图（）所示。这导致了电极反射系数的降低和表面形貌变得粗糙。然而，和团聚的层在电极中没有观察到，如图（）和图（）所示。在℃时，形成，和的吉布斯自由能分别是，和，这意味着在电极中最有利于生成。因此，可以通过形成，来阻止氧原子进入到层和层。从而保证了电极具有高的反射系数和平滑的表面。　　最后，包含的蒸镀方法可以在上获得高反射系数和低电阻的欧姆电极。得到了接触电阻系数低于Ω，反射系数为。原子向外扩散，与层形成了固溶体。作为阻挡过多的氧进入到层和层的扩散阻挡层，提高了电极的反射系数和表面质量。所以，电极非常适合使用在使用了芯片倒装和垂直结构的大功率基中。参考文献来源：中国半导体照明网作者