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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
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