電流阻擋層對(duì)大功率LED光電熱特性的影響

楊 新， 郭偉玲， 王嘉露， 鄧 杰， 邰建鵬， 孫 捷

北京工業(yè)大學(xué)光電子技術(shù)省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京 100124

引 言

發(fā)光二極管(LED)由于其高效節(jié)能， 體積小， 壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)， 被廣泛應(yīng)用于室內(nèi)照明， 屏幕顯示等領(lǐng)域。 芯片的內(nèi)量子效率和光提取效率決定了LED芯片的外量子效率， 隨著寬禁帶半導(dǎo)體材料GaN的迅速發(fā)展， LED的內(nèi)量子效率達(dá)到80%， 甚至更高， 但其光提取效率卻沒有隨著內(nèi)量子效率的提高而顯著的改善， 外量子效率仍然偏低。 因此， 如何提高LED芯片的光提取效率成為現(xiàn)階段LED芯片發(fā)展的主要問(wèn)題。

目前， 通過(guò)改變芯片形狀， 表面粗化[1]等方法可以達(dá)到提高芯片出光效率的目的。 此外， 在LED芯片的電極和p-GaN之間蒸鍍一層氧化銦錫(indium-tin-oxide, ITO)也是改善電流擴(kuò)展的主要方式[2]， 但由于ITO方塊電阻比n-GaN更大， 使得P電極附近的電流仍然很大。 為進(jìn)一步提高LED的光提取效率， 劉夢(mèng)玲等采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)技術(shù)， 在金屬電極正下方的透明導(dǎo)電層和p-GaN之間沉積一層絕緣層介質(zhì)(如SiO2, Si3N4等)作為電流阻擋層(current blocking layer, CBL)， 以改善LED芯片內(nèi)電流密度分布， 并減輕電流在P電極附近的擁擠現(xiàn)象， 從而提高光提取效率及芯片的整體性能[3]。 2014年， 馬莉[4]等在常規(guī)的AlGaInP系LED基礎(chǔ)上引入了電流阻擋層、 DBR反射鏡和復(fù)合電流輸運(yùn)增透窗口層， 其中阻擋層為SiO2薄膜。 在20 mA電流下， 新型LED的光功率約為常規(guī)LED的1.8倍。 陳才佳[5]等制備了5組不同的電極結(jié)構(gòu)， 其中對(duì)比了有無(wú)CBL結(jié)構(gòu)LED的光功率， SiO2CBL使光功率提升了4.9%， 電壓增加了約0.05 V。 目前， 使用PECVD形成的SiO2層作為CBL是應(yīng)用最為廣泛的， 但仍有學(xué)者在研究工藝更為簡(jiǎn)單， 性能提升更高的CBL技術(shù)， Chiou[6]等采用氬等離子體處理技術(shù)， 選擇性破壞了P電極下的P-GaN表面作為CBL?！?br>