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科技前沿 | Research Review
采用双层 ITO 来提高 LED 的亮度
改变 ITO 沉积源和晶圆之间的夹角能够大幅度增加 LED 的输出功率。
来 自于韩国的工程师通过将单层
ITO 改成双层,使得它们 LED
的发光强度增加了 20%。
来自 Gwanju 科学和技术研究所
(GIST)团队的工艺是,先是以垂直入
射方式来沉积一个 ITO 单层,然后调
整样品的角度,再沉积第二个 ITO 单
层的方法来形成双层透明导电 ITO 的
结构。此外,还对这两个单层的厚度
进行了优化,它们具有明显不同的折
射指数,从而降低了它们的反射率。
还通过减少器件有源区光发射重新反
射回有源区的比例,来增加 LED 的输
出功率。 采用双层ITO能使增加LED的输出,这是由于光的干涉相消效应而使ITO反射率大幅降低所致。
在广谱波长范围内来降低反射率
也可以通过形成一个亚波长尺度的纳 气压力下退火 5 分钟,然后制作包括 而使其反射率降低 13% 以上。
米结构来实现,“但是,这种方法需要 有 30 nm 厚铬层和 300 nm 厚金层的金 韩国研究人员还研究了在高性能
更为复杂的制造工序”,GIST 的 Dong- 属接触来完成整个器件的制造。 LED 中采用的较薄单层 ITO 的影响。此
Seon Lee 说道。 调整 ITO 的沉积角度会对其折射 时在 450 nm 波长处的较薄单层 ITO 反
Lee 认为,简单的双层 ITO 方法 率产生显著的变化。在具有最小反射 射率将会低于 200 nm ITO 膜层 :40 nm
使它适合于实现大批量的生产。该薄 率的目标波长 450 nm 处,常规 ITO 的 厚致密 ITO 层的反射率约为 10.5%,而
层可以在单一生长设备中沉积,或者 折射率为 2.0,而倾斜沉积 ITO 的折射 70 nm厚的多孔ITO的反射率约是7.5%。
使用不同的生长设备来进行不同角度 率只有 1.35。GIST 工程师测量了双层 不幸的是,这两种较薄单层 ITO
ITO 的沉积。 ITO 的反射率,在 450 nm 波长处它只 结构在器件电学性能上存在着不足,
GIST 团队证明了采用这种双层方 约有 3%,而 200 nm 厚标准 ITO 的反 厚 40 nm ITO 器件与双层 ITO 器件以
法来制作 LED 结构的优点,并比较了 射率则是超过了 15%。 及具有厚 200nm ITO 的对比器件相比,
它与只有单层 ITO 常规器件间的性能。 若要确定是否较低的 ITO 反射率 有着较高的电阻。而对 70 nm 厚的多
这两种器件都是采用了在蓝宝石衬底 能使 LED 性能变得更优越,Lee 和 Seo 孔 ITO 器件而言,由于其多孔膜的本
上生长 GaN 的 LED 结构。Lee 解释说: 比较了这两种类型器件的电流 - 电压特 身就具有较低的导电性,使它的电学
“我们采购的是无 ITO 层的商业化外 性和电致发光特性。在 3V 的驱动电压 性能将为更差。
延片”。 条件下,这两种器件的电流性能是类 Lee 说道 , 他们的下一个目标是
在这些晶圆上,Lee 和它的同事 似的,标准器件是 26.0 mA,双层 ITO 研究包括 SiO 2 和 SiN 介电材料的双层
Dong-Ju Seo 用电子束蒸发沉积了 40 的 LED 是 27.1 mA 。 ITO。
nm 厚的致密 ITO 薄膜。然后他们在反 然而,在 20 mA 的驱动电流条件
应室中调整晶圆的方向,以使它与蒸 下,具有两层 ITO 结构的 LED 器件 D. -J. Seo et. al. Appl. Phys.
发源形成一个 80°的倾斜角,然后在 产生的电致发光强度要比对照器件高 Express 9 082103 (2016)
多孔 ITO 膜上沉积 70 nm 厚的膜层。 出 19.7%。这是因为经厚度优化的 ITO
研究人员对上述样品在 600℃的大 复合材料中产生了一种相消干涉效应,
26 化合物半导体 2016年第4期 www.compoundsemiconductorchina.net