選擇性離子佈植技術應用於輔助擴散發光二極體

Translated title of the thesis: Selective Implanted Technique Applied to Diffusion-Assisted Light Emitting Diode
  • 劉 子源

Student thesis: Master's Thesis

Abstract

本論文研究一種新型發光二極體結構-輔助擴散發光二極體,將主動區置於p-n接面外,與傳統發光二極體載子直接注入方式不同,而是利用載子擴散機制使載子注入主動區進行輻射複合,載子直接注入將造成效率衰減等問題,希望使用擴散機制來改善發光二極體目前遇到效率衰減的問題,也希望藉此方式引發更多想法來改善發光二極體所面臨的挑戰。本實驗利用選擇性再成長n型氮化鎵及選擇性矽離子佈植兩種方式,在傳統發光二極體結構中的p型氮化鎵上方製作n型區,如此主動區就可置於p-n接面外,載子注入元件時,不會直接注入主動區,而是先在p-n接面處流動再逐漸擴散進入主動區,或?利用此概念可以成?改善效率衰減等問題。   實驗上利用二氧化矽阻擋層定義選擇性再成長區域,氮化鎵不易成長於二氧化矽阻擋層上,因此有二氧化矽覆?的p型氮化鎵不會成長n型氮化鎵,利用此方式進行選擇性再成長;而二氧化矽阻擋層在離子佈植時作為調整佈植深度和避免離子佈植時形成通道效應,離子佈植是利用光阻作為阻擋層進行選擇性佈植,光阻覆?處離子佈植無法佈植到氮化鎵,然而這兩種方式都有複雜的製程,每一道製程都會產生誤差,過多的步驟將使元件良率下降,此技術還需要更成熟的製程。   實驗結果可以看出指叉狀結構有改善電流散佈的效果,可降低元件的順向偏壓,但對於光輸出?率並無增強的作用;矩形結構各尺寸電特性差異不大,光輸出?率在大電流注入時因為發光面積差異而有所不同。離子佈植元件缺陷密度較選擇性再成長元件低,且因結構關係,離子佈植元件載子可以較容易、? 較均勻的擴散注入載子,使反應速度加快,因此在光電特性的表現上皆優於選擇性再成長元件,其中最重要的發現是離子佈植元件在大電流注入下,可以有效的改善效率衰減的現象,其中矩形結構在大電流注入時甚至有效率上升的趨勢,詳細實驗分析將於第四章討論。   最後本實驗使用離子佈植應用於輔助擴散發光二極體達到改善效率衰減的目的,儘管目前實驗結果中其他的光電特性仍無法超越傳統發光二極體,且因為製程步驟繁雜,降低元件良率及提高製程成本,待日後製程技術更加進步,或是有其他想法可用來增進離子佈植輔助擴散發光二極體特性的光電特性。就目前結果而言,輔助擴散發光二極體這種設計有相當大的潛力用來改善發光二極體所面臨的挑戰,特別是使用離子佈植方式製作輔助擴散發光二極體有明顯的改善效果,或?這是一種新的方式用來優化發光二極體。
Date of Award2015 Jul 31
Original languageChinese
SupervisorJinn-Kong Sheu (Supervisor)

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