利用具二階高度電極設計改善垂直結構氮化鎵發光二極體電流分布與發光效率之研究

Abstract

本論文旨在利用非等向性蝕刻乾蝕刻製程，製備二階高度形貌於GaN-基藍光垂直結構發光二極體(vertical structure light emitting diode VLED)之n-GaN表面，藉由降低距離接觸電極(contact pad)較遠區域電流路徑之垂直電阻，降低不同電流路徑之壓降差，提升電流擴散能力，克服傳統VLED電流擁擠效應之缺點。此外，本論文亦提出不同二階高度形貌之n-GaN表面及理想電極圖案設計於研究中，提升垂直結構發光二極體之電流分布及發光效率。 本論文架構主要分為兩部分。第一部分以Crosslight APSYS半導體模擬軟體進行VLED之光電特性模擬，除計算不同深度及不同蝕刻形貌之階梯狀n-GaN層對電流分布之影響，亦加入不同設計之理想電極進行模擬，由模擬中取得最佳電流擴散結果及實際製程可行性。第二部分為實際元件之製程及光電量測。實驗結果顯示，具備二階高度形貌n-GaN表面之VLED皆具有使光強度分布趨於均勻之改善效果。於二階蝕刻深度為200 nm之條件，可獲最高之改善量。實驗結果顯示，操作電流350 mA，選擇大面積二階高度結構之VLED，其光析出效率改善21 2 %，光電轉換效率增加23 4 %；僅電極下方具備二階高度結構之VLED，則擁有最高光析出效率改善33 3 %，光電轉換效率增加36 5 %；理想電極圖案設計搭大面積二階高度結構之VLED其光析出效率改善30 9 %，光電轉換效率增加37 1 %。 本研究使用模擬軟體及實際實驗於理論及製程上皆驗證二階高度結構應用在VLED之效果，利用不同二階高度結構及理想電極圖案設計皆確實能改善電流分佈並提升VLED光輸出效率。

Date of Award	2014 Aug 21
Original language	Chinese
Supervisor	Shui-Jinn Wang (Supervisor)