algainp 發(fā)光二極管

1、第1頁共66頁第五章第五章AlGaInPAlGaInP發(fā)光二極管發(fā)光二極管Ⅰ導(dǎo)言自從60年代初期GaAsP紅色發(fā)光器件小批量出現(xiàn)進(jìn)而十年后大批量生產(chǎn)以來，發(fā)光二極管新材料取得很大進(jìn)展。最早發(fā)展包括用GaAs1xPx制成的同質(zhì)結(jié)器件，以及GaP摻鋅氧對的紅色器件，GaAs1xPx摻氮的紅、橙、黃器件，GaP摻氮的黃綠器件等等。到了80年代中期出現(xiàn)了GaAlAs發(fā)光二極管，由于GaAlAs材料為直接帶材料，且具有高發(fā)光效率的雙異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，使

2、LEDLED的發(fā)展達(dá)到一個(gè)新的階段。這些GaAlAs發(fā)光材料使LEDLED的發(fā)光效率可與白熾燈相媲美，到了1990年，HewlettPackard公司和東芝公司分別提出了一種以AlGaIn材料為基礎(chǔ)的新型發(fā)光二極管。由于AlGaIn在光譜的紅到黃綠部分均可得到很高的發(fā)光效率，使LEDLED的應(yīng)用得到大大發(fā)展，這些應(yīng)用包括汽車燈（如尾燈和轉(zhuǎn)彎燈等），戶外可變信號，高速公路資料信號，戶外大屏幕顯示以及交通信號燈。簡單的同質(zhì)結(jié)器件是利用氫氣相

3、外延生長GaAsP層，或利用液相外延生長GaP層，通過摻入雜質(zhì)如Zn、Te產(chǎn)生pn結(jié)對于GaAsP器件，由于在GaAs和GaP襯底上生長外延層存在外延層和襯底間晶格不匹配的問題，用這種材料做成異質(zhì)結(jié)器件不大可能。而GaAlAs和AlGaIn可長成晶格匹配的異質(zhì)結(jié)器件（在GaAs襯底上生長）。這兩種材料是直接帶半導(dǎo)體材料，其合金范圍較大，通過改變鋁合金組份，可以長成合適的晶格匹配層。圖（1）給出用不同材料制成的同質(zhì)結(jié)和異質(zhì)結(jié)LEDLED外

4、延結(jié)構(gòu)圖。第3頁共66頁OMVPE是一個(gè)高度可控的薄膜生長過程，生長層的組份，摻雜水平和厚度可以分別控制從而產(chǎn)生一個(gè)復(fù)雜的異質(zhì)結(jié)器件。過程的靈活性使得可以長成阻礙電流流過器件某一區(qū)域的阻擋層和分布型布拉格反射器（這種反射器光從吸收襯底出來后返回芯片頂部）。為了增加光的輸出和電流的傳播，可將如氣相外延等補(bǔ)償技術(shù)與OMVPE相結(jié)合以產(chǎn)生厚的窗口層，還可以利用化合物半導(dǎo)體晶片鍵合技術(shù)用一個(gè)透明的GaP襯底取代原先不透明的GaAs襯底從而完全消

5、除襯底的吸收。這些改進(jìn)正在被用于AlGaInP發(fā)光二極管的制造從而獲得盡可能高的發(fā)光效率。本章重點(diǎn)介紹優(yōu)質(zhì)AlGaInPLEDLED器件的發(fā)展和制造，描述AlGaInPLEDLED激活層的設(shè)計(jì)，AlGaInP合金材料的性質(zhì)。其次討論為了提高光輸出LEDLED結(jié)構(gòu)的特殊部分，包括電流擴(kuò)散層，電流阻擋層和窗口層。然后描述可提高性能的光輸出技術(shù)如布拉格反射器，透明襯底的晶片鍵合等技術(shù)，接著簡單介紹AlGaInPLEDLED晶片的制造過程，討論

6、AlGaInP器件的性能，包括效率，顏色，電性能及可靠性等。最后論證AlGaInPLED器件的市場和前景。Ⅱ激活激活層設(shè)計(jì)層設(shè)計(jì)相對于其他ⅢⅤ半導(dǎo)體材料(除了以氮為基礎(chǔ)外)，AlGaInP合金具有最大的直接帶隙，相應(yīng)有從紅到綠的發(fā)射光譜，這使得它成為制造激光器和直接帶隙LEDLED最具吸引力的材料。由于這些直接帶隙發(fā)射器的效率，存在大大超過多數(shù)普通間接帶隙發(fā)射器（如GaAsP，摻氮的GaAsP（GaAsP：N），GaP，摻氮的GaP（G