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科技前沿 | Research Review

利用 ITO 改善紫外 LED

用基于锡的金属有机物进行清洗可提高 ITO 的透射率，并降低采用该二极管的 LED
的工作电压。

紫 外 LED 的成本包括复杂的器件处理，比如倒装芯片封
装或衬底剥离，这是解决 p 型 AlGaN 的低空穴密度问
题所需要的。但是，据一支来自中国中山大学的研究团队称，
p 型 GaN 的相关问题可通过引入一种采用 MOCVD 工艺生
长的 ITO 透明电极来克服。
该研究团队的发言人 Gang Wang 表示 ：“我们认为自己 在 56.2 A/cm 2 时的 Von (V)
的 MOCVD-ITO 技术能够在长波紫外线（UVA）和中波紫 本项工作 eVon=Epeak
外线（UVB）的波长范围内实现高透射率，并使 UV 光电器
件的制造既廉价又容易。”
该研究团队的技术有另一个优势，即 ：对于给定的电流
密度，它使得 UVA LED 能够在较低的电压下工作（见图）。 发射能量Epeak (eV)
ITO 在蓝光 LED 中常用作一种透明导电氧化物，但是 用四甲基氨基锡进行清洗可改善 ITO 和 GaN 之间的界面，从而形成具有较低正
向电压的 UV LED。
将其转移到 UV LED 并不容易，这是因为 p 型氮化物的高功
函数会阻碍 ITO 电极与 LED 的 p 型半导体上层之间形成欧 TDMASn 的中间 6s 清洗。
姆接触。 采用这些外延片制作 250 μm x 760 μm LED，工程师
Wang 解释说 ：“通过界面处理，我们改变了界面属性， 也运用三种不同的处理方法来制作隔离式 ITO 薄膜，以确
从而降低了 ITO/LED 界面上的肖特基势垒。” 定这些工艺对于氧化物穿透率的影响。所有三个样本都具有
这支研究团队尝试使用了多种界面处理方法，用氧气、 超过 90% 的穿透率（在 368 nm 波长），而采用 TDMASn 界
三甲基铟（TMI）和四（二甲氨基）锡来清洗界面。结果证明， 面处理方法形成的薄膜变型则具有最高的透射率，数值达到
采用后者（被称为 TDMASn）是改善 UVA LED 性能的最有 95.9%。
效的界面处理方法。 TDMASn 清洗的其他好处包括表面粗糙度的下降、薄
Wang 指出 ：“我们想强调的是，原位处理可能仅采用 层电阻的减小、以及正向电压的降低。当驱动电流为 100
MOCVD 工艺实现。如果 ITO 是采用其他方法生长的，比如 mA 时，该 LED 工作在 3.83 V，比采用其他工艺制成的同类
磁控溅射或热蒸发，那么原位处理似乎是不可能的。” LED 的工作电压低 0.1 V 以上。
ITO 薄膜是采用该公司自制的一种 MOCVD 工具添加 Wang 解释说 ：“目前，我们在倒装式芯片 UVA LED 中
的。 将我们的 MOCVD-ITO 用作电极。”在传统的倒装式芯片
Wang 解释道 ：“我们构建了自己的实验室制作的 LED 中，金属反射镜具有双重作用，兼用作反射器和电极。
MOCVD 系统，因为我们认为用于氧化物的 MOCVD 系统 然而，由于反射镜的反射率不如分布式布拉格反射镜，因此
可能更便宜。”他指出，用于生长氮化物的类似工具更加复杂。 Wang 和他的同事们正试图将分布式布拉格反射镜与 ITO 相
“设计人员必须将生长室与大气相隔离，以抑制氧污染物。” 结合以提高取光效率。
对于氧气，显然不存在与氧污染有关的问题。所以， “另外，我们还专注于大尺寸、1W、高功率 UVA-LED
MOCVD 工具的设计大为简化，而且其成本低得多。 及其在 UV 固化中的应用。”
研究人员揭示了使用 TDMASn 方法进行清洗的好处
（采取基于 AlGaN 的 LED 结构，并运用 MOCVD 工艺沉 参考文献
积 85 nm 厚的 ITO 层）。对于控制，他们直接在器件上沉积 W. Tu et al. Appl. Phys. Express 11 052101 (2018)
ITO ；另外，他们还推出了两种替代方案，包括使用 TMI 或

28 化合物半导体 2019年第1期 www.compoundsemiconductorchina.net