湿法表面粗化提高倒装AlGaInP LED外量子效率

介绍了一种利用盐酸、磷酸混合液对不同Al组分(AlxGa1-x)0.5In0.5P的选择性腐蚀特性对倒装AlGaInP红光LED进行表面粗化的方法。通过向粗化层GaInP加入适量的Al,在Al组分为0.4时,利用体积比为1∶10的HCl∶H3PO4可以得到横向尺寸约为60nm,纵向尺寸约为150nm的最有利于出光的类三角圆锥型表面结构。器件测试结果表明,在20mA注入电流下,器件外量子效率比粗化前提高了80%。     

利用湿法腐蚀提高红光LED外延片的发光效率

采用熔融态的KOH对AlGaInP基红光LED外延片进行了表面粗化处理。研究了粗化温度、粗化时间对LED外延片表面形貌的影响,并利用原子力显微镜(AFM)、半导体芯片自动测试系统对LED器件的相关性能(形貌、I-V特性曲线、亮度和主波长)进行了表征。比较了粗化前后的LED亮度和电流特性变化。测试结果表明:利用熔融态的KOH对AlGaInP基红光LED外延片进行表面粗化可以有效地抑制光在通过LED表面与空气接触界面时产生的全反射,得到性能更好的器件。实验结果显示,采用熔融态KOH,在粗化温度为200℃、粗化时间为8min时,能使制作的红光LED外延片发光效率提高30%。     

影响光导型Hg_(1-x)Cd_xTe探测器表面复合速度的工艺因素

利用复合速度的大小判断HgCdTe光导探测器表面的好坏,可确定制作光导器件较好的表面工艺条件。实验表明,磨料粒度大小、晶片表面腐蚀时间长短及晶片表面形貌与表面复合速度密切相关。Auger谱与XPS谱分析表明,腐蚀晶片后的表面沾污和自然氧化是无法克服的。因此,晶片表面采用阳极氧化工艺自生长氧化膜是必要的。通过低电流溶解,在搅拌电解液下电腐蚀后再进行阳极氧化,可改进器件表面状况。它比用粗磨料磨后腐蚀的晶片表面复合速度减小1～2个量级。     

表面粗化提高红光LED的光提取效率

介绍了通过出光表面粗糙化来减少全反射的方法,实验中使用化学湿法腐蚀的技术获得预计的粗糙形貌,结果给出不同参数下的光强和光辐射功率比较,器件的外量子效率得到了约29%的提高。从理论和测试结果两方面阐述了表面粗糙化对提高红光LED外量子效率的机理。     

带有锥状反射结构的AlGaInP键合衬底LED

本研究通过光辅助化学腐蚀技术在衬底键合AlGaInP反极性发光二极管中制备出锥状反射镜结构提升器件的光提取效率。首先利用氢氟酸与双氧水在532nm激光的辐射下载GaP:Mg层制备出锥状腐蚀结构,然后将金属反射镜蒸镀在锥状结构之上制备锥状的反射镜结构。在完成全部芯片工艺后,测试结果表明锥状反射镜结构可以显著提升光提取效率,并在光通量测量中与表面粗化集成平板反射镜LED相比较,得到了18.55%的增强。     

铝栅碱性CMP的析氢腐蚀北大核心

采用碱性抛光液对铝栅进行化学机械抛光(CMP),在pH值大于8.3时会发生析氢反应,表面产生氢气泡,在铝栅表面留下大量蚀坑缺陷,降低平坦化效果,严重影响芯片器件性能的完整性和可靠性。对铝栅在碱性介质CMP条件下的析氢反应机理及控制理论进行了深入探究。通过接触角实验和静态腐蚀实验,并结合金相显微镜观察静态腐蚀后表面状态,发现抛光液中加入FA/O I非离子型表面活性剂可有效抑制碱性环境中铝栅CMP析氢腐蚀。通过实验得出,当碱性抛光液中FA/O I非离子型表面活性剂的体积分数为1.5%时,抛光液的表面张力最小,接触角最小,抑制析氢腐蚀效果最好。     

表面粗化对GaN基垂直结构LED出光效率的影响

用加热后的KOH水溶液腐蚀GaN材料的N极性面,用以提高GaN基垂直结构发光二极管(LED)的出光效率。经过湿法腐蚀后,构成N极性面的表面晶粒尺寸和密度成为影响垂直结构LED提取效率的主要因素,通过分析不同腐蚀条件下晶粒尺寸和密度与出光效率间的关系,得到最优化的粗化条件,使得器件的提取效率达到最佳。经由浓度为30%、温度为60℃的KOH溶液腐蚀后,未封装的垂直结构LED芯片的提取效率增加了近1倍。     

HgCdTe外延材料表面腐蚀坑特性的研究

文中对Schaake[ 1 ]和Chen[ 2 ]两种腐蚀剂在{111}B的HgCdTe外延材料上形成的腐蚀坑特性进行了研究。通过实验确定了两种腐蚀剂的最佳腐蚀时间,实验结果发现两种方法都在外延材料表面产生了两种不同类型的腐蚀坑, Schaake腐蚀坑是一种为三角形,另一种为腰果状,而Chen腐蚀坑是侧向腐蚀面坡度不同的两种三角形。实验进一步证明Chen的较陡三角形腐蚀坑和Schaake的两种腐蚀坑具有位错腐蚀坑的特性,并且我们发现大部分位错具有穿越特性,而且位错线方向与〈111〉方向具有一定的角度。实验观察发现,宏观缺陷附近的腐蚀坑密度会有比较大的增值。     

多晶硅表面暗纹的形成以及消除技术研究

通过改变氢氟酸和硝酸的比列,进行了多晶硅表面腐蚀实验,实验研究发现不同配比酸液能刻蚀形貌不同的陷阱坑,消除深沟槽,但陷阱坑开口大,反射率比较高;在优化氢氟酸和硝酸配比的基础上加入阴离子活性剂,然后腐蚀多晶硅表面。实验样品的SEM显示,多晶硅表面能形成比较均匀开口小的陷阱坑,其表面反射率也比较低,而且能有效消除长而深的腐蚀沟槽,这对多晶硅太阳电池的研究具有一定的意义。     

低成本多晶硅片表面织构的研究

采用化学腐蚀液织构了经磷吸杂处理后的多晶硅片。利用SEM分析了化学腐蚀后多晶硅表面形态,并通过反射谱测试分析了多晶硅片表面的陷光效果。实验结果表明：经酸腐蚀后的样品表面分布着均一的“蚯蚓状”的腐蚀坑,且反射率较低。在400-1000nm波长范围内,反射率可达22．75％;生长了SiN,薄膜后,反射率减小至8．33％,比原始硅片的反射率低20．96％。     

晶片键合在AlGaInP发光二极管中的应用

(AlxGa1-x)0.5In0.5P高亮度发光二极管是在GaAs衬底上匹配外延的，它的外量子效率受限于吸收光线的GaAs衬底。LED晶片键合技术可以把LED外延片和GaP透明衬底、金属镜面衬底或蓝宝石衬底结合以提高出光效率。本文对上述三种晶片键合的器件制备过程和器件特点进行了描述。     

清洗工艺对锗外延片表面点状缺陷的影响

锗外延片表面的雾、水印及点状缺陷等会影响太阳电池的性能和成品率,其中点状缺陷出现的比例最高。研究了锗抛光片清洗工艺对外延片表面点状缺陷的影响,获得了无点状缺陷、低粗糙度及高表面质量的锗单晶片。采用厚度为175μm p型<100>锗单面抛光片进行清洗试验,研究了SC-1溶液的不同清洗时间、清洗温度和去离子水冲洗温度对锗抛光片外延后点状缺陷的影响,分析了表面SiO_2残留和锗片表面粗糙度对外延片表面点状缺陷的影响。结果表明点状缺陷主要是由于锗单晶抛光片表面沾污没有彻底清洗干净以及清洗过程中产生新的缺陷造成的。采用氢氟酸溶液浸泡、SC-1溶液低温短时间清洗结合低温去离子水冲洗后的锗抛光片进行外延,用其制备的太阳电池光电转换效率由原来的25%提高到31%。     

关于提高高亮度发光二极管发光效率的探讨

使用高亮度发光二极管(HB-LED)的半导体照明技术正受到全球关注,而存在的主要问题是发光效率低。本文指出发光效率即外量子效率是内量子效率和提取效率的乘积。提高内量子效率的方法是获得高质量GaN材料的外延技术,采用四组分AlInGaN结构及在半极性面或非极性面上制作LED,提高提取效率的途径主要有倒装焊技术、表面粗化技术、芯片粘合技术、芯片成形技术以及微芯片阵列技术等。     

电子阻挡层对UV LED芯片老化后反向漏电的影响

着重对紫外(UV)LED芯片的反向漏电进行研究,使用高Al组分的AlGaN材料作为LED外延结构中的电子阻挡层(EBL),旨在解决UV LED芯片在老化后的漏电问题。结果表明,高Al组分的AlGaN EBL凭借其足够高的势垒高度,可以有效降低电子泄漏水平,从而改善UV LED芯片在老化后的反向漏电问题。选取365~415 nm波段、量子阱禁带宽度为3.0~3.4 eV的外延片为研究对象,研究了EBL工艺对老化后芯片漏电性能的影响,得到AlGaN EBL的最佳Al组分为30%~40%,对应禁带宽度为4.0~4.3 eV。使用该方法制作的UV LED芯片在经过长时间老化后,其漏电流可以保持在1 nA以下,综合性能大幅提升。     

采用高压NMP实现全自动去胶技术

LED加工工序中,需要对晶圆表面进行去胶处理。针对LED去胶工序研究了一种去胶方法,并开发出了一种享有专利的晶圆表面金属剥离及光刻胶去除工艺及自动去胶设备,该工艺方法可去除LED表面金属层及光刻胶,并且将人工去胶的三道工艺程序整合到一起。采用该方法的全自动去胶设备,通过实验比对,能够达到良好的LED晶圆去胶良率。结尾列出了利用该方法与目前常见的人工去胶相比的多种优点。     

分子束外延材料表面平整度的研究

分子束外延Si基HgCdTe材料的表面平整度对红外焦平面组件的制备有重要的影响。分子束外延的Si基复合衬底作为HgCdTe分子束外延的衬底材料对最终外延材料的表面平整度的影响较大。本文通过研究工艺过程中各外延因素对Si片和衬底材料表面平整度的影响,通过实验发现脱氧工艺的高温影响最大,其次是Si片自身的表面平整度和外延膜层的厚度。因此要获得低表面平整度的Si基复合衬底必须满足以下三个条件:低Si片表面平整度,低脱附工艺温度,低外延膜厚。     

Light output improvement of GaN-based light-emitting diodes grown on Si (111) by a via-thin-film structure

This work reports the fabrication of via-thin-film light-emitting diode (via-TF-LED) to improve the light output power (LOP) of blue/white GaN-based LEDs grown on Si (111) substrates.The as-fabricated via-TF-LEDs were featured with a roughened n-GaN surface and the p-GaN surface bonded to a wafer carrier with a silver-based reflective electrode,together with an array of embedded n-type via pillar metal contact from the p-GaN surface etched through the multiple-quantum-wells (MQWs) into the n-GaN layer.When operated at 350 mA,the via-TF-LED gave an enhanced blue LOP by 7.8％ and over 3.5 times as compared to the vertical thin-film LED (TF-LED) and the conventional lateral structure LED (LS-LED).After covering with yellow phosphor that converts some blue photons into yellow light,the via-TF-LED emitted an enhanced white luminous flux by 13.5％ and over 5 times,as compared with the white TF-LED and the white LS-LED,respectively.The significant LOP improvement of the via-TF-LED was attributed to the elimination of light absorption by the Si (111) epitaxial substrate and the finger-like n-electrodes on the roughened emitting surface.     

Interdigitated Multipixel Arrays for the Fabrication of High-Power Light-Emitting Diodes With Very Low Series Resistances, Reduced Current Crowding, and Improved Heat Sinking

The paper reports on a novel mask design consisting of interdigitated multipixel arrays for the fabrication of high-power light-emitting diodes (LED) with very low series resistance, reduced current crowding, and improved heat sinking. The reduction in the series resistance was mainly achieved by reducing the bulk n-resistance and the n-contact resistance, and by increasing the effective perimeter of the mesa. The small dimension of the individual pixel improved the lateral current spreading. The distributed matrix of the micropixels also resulted in an improved thermal management, effectively rendering a high cw drive-current operation. Thermal simulations showed that the junction temperature for large area power chips dropped by more than 60% by adopting the new mask design. Significant improvement in electrical and optical performances was observed when the mask was applied to a 400 nm InGaN/GaN blue LED wafer, as compared to a standard square-shaped LED with an equal active area and fabricated from the same epitaxial wafer. Series resistance as low as 0.5 Omega was measured for 300 mum devices. On a Cu header, a peak output power of 115 mW was obtained at 3.15 A cw drive current. A 700 mum LED on a header had a peak output power of 200 mW at 3.15 A cw drive current     

新型表面再构的倒装AlGaInP LED

研究一种表面再构的具有全方位反光镜(ODR)结构的倒装AlGaInP半导体发光二极管(LED)。通过湿法腐蚀方法再构N-AlGaInP盖层表面,形成类金字塔的表面结构,使不同角度入射的光有更多的机会出射。比较了表面再构LED与常规LED的电、光学特性,在注入电流为20 mA时,经过表面再构LED的轴向光强和输出光功率是常规LED的1.5倍,表面再构后大大提高了LED的外量子效率,减少了LED内部热量的积累,提高了LED芯片的可靠性。     

LED用蓝宝石晶片湿法腐蚀清洗技术的研究

介绍了蓝宝石晶片的清洗原理：通过分析蓝宝石的表面净化原理和对湿法腐蚀清洗工艺试验的研究,提出了一种适用于工业化生产蓝宝石晶片的清洗剂和净化工艺,满足了LED领域的蓝宝石晶片表面洁净度要求。