激光诱导p-GaN掺杂对发光二极管性能改善的分析

薛正群; 黄生荣; 张保平; 陈朝

doi:10.7498/aps.59.1268

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激光诱导p-GaN掺杂对发光二极管性能改善的分析

薛正群 , 黄生荣 , 张保平 , 陈朝

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激光诱导p-GaN掺杂对发光二极管性能改善的分析

薛正群, 黄生荣, 张保平, 陈朝

物理学报, 2010, 59(2): 1268-1274.

doi: 10.7498/aps.59.1268

Analyses of laser-induced p-type doping of GaN in the improvement of light-emitting diodes

Xue Zheng-Qun, Huang Sheng-Rong, Zhang Bao-Ping, Chen Chao

Acta Phys. Sin., 2010, 59(2): 1268-1274.

doi: 10.7498/aps.59.1268

摘要
采用激光诱导掺锌的方法提高了常规GaN基外延片p-GaN层的空穴浓度，并将它制备成小功率白光发光二极管（LED）.对其光电性能做了详细的测量并进行了加速老化实验和分析.结果表明，与常规LED相比，经过激光诱导p-GaN层掺锌LED的光电性能获得了明显改善：正向工作电压VF从3.33　V降到3.13　V，串联电阻从30.27　Ω降到20.27　Ω，室温下衰退系数从1.68×10-4降到1.34×10-4，老化1600　h后的反向漏电流从超过0.2 μA降为不超过0.025 μA，器件的预测寿命延长了41％.器件光电性能改善的主要原因是激光诱导掺锌使LED的p-型欧姆接触改善和热阻降低所致.

关键词:
激光诱导掺杂 /

GaN /

老化 /

发光二极管
Abstract
We increase the hole concentration of the p-GaN contact layer of the epitaxial wafer of conventional GaN-based devices by laser-induced Zn doping. Improvement of the photoelectric property of light-emitting diodes （LED） is confirmed. Compared with LED with no laser-induced doping, the forward voltage under 20 mA current is decreased from 3.33 V to 3.13 V, the series resistance is decreased from 30.27 Ω to 20.27 Ω， and the degradation coefficient at room temperature is reduced from 1.68×10-4 to 1.34×10-4. In addition, the reverse leakage current of the LED is reduced from over 0.2 μA to less than 0.025 μA after an aging time of 1600 h by accelerated lifetime testing, and the lifetime is increased about 41％. These results are attributed to the improvement of p-type ohmic contact and the decrease of the thermal resistance due to laser-induced doping of Zn to the p-GaN contact layer.

Keywords:
laser-induced doping /

GaN /

degradation /

light-emitting diodes
作者及机构信息
薛正群¹,

黄生荣³,

张保平²,

陈朝²

(1)厦门大学物理系，厦门 361005; (2)厦门大学物理系，厦门 361005；福建省半导体照明中心，厦门 361005; (3)厦门三安电子有限公司，厦门 361005

基金项目: 国家自然科学基金（批准号： 60476022）和国家高技术研究发展计划（批准号：2004AA311020）资助的课题.
Authors and contacts
Xue Zheng-Qun¹,

Huang Sheng-Rong³,

Zhang Bao-Ping²,

Chen Chao²

(1)厦门大学物理系，厦门 361005; (2)厦门大学物理系，厦门 361005；福建省半导体照明中心，厦门 361005; (3)厦门三安电子有限公司，厦门 361005
参考文献

施引文献

[1]	刘旭阳, 张贺秋, 李冰冰, 刘俊, 薛东阳, 王恒山, 梁红伟, 夏晓川. AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管温度传感器特性. 物理学报, 2020, 69(4): 047201. doi: 10.7498/aps.69.20190640
[2]	方宇, 吴幸智, 陈永强, 杨俊义, 宋瑛林. Ge掺杂GaN晶体双光子诱导超快载流子动力学的飞秒瞬态吸收光谱研究. 物理学报, 2020, 69(16): 168701. doi: 10.7498/aps.69.20200397
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[6]	王度阳, 孙慧卿, 解晓宇, 张盼君. GaN基LED量子阱内量子点发光性质的模拟分析. 物理学报, 2012, 61(22): 227303. doi: 10.7498/aps.61.227303
[7]	陈峻, 范广涵, 张运炎. 渐变型量子阱垒层厚度对GaN基双波长发光二极管发光特性调控的研究. 物理学报, 2012, 61(17): 178504. doi: 10.7498/aps.61.178504
[8]	张运炎, 范广涵. 不同掺杂类型的GaN间隔层和量子阱垒层对双波长LED作用的研究. 物理学报, 2011, 60(1): 018502. doi: 10.7498/aps.60.018502
[9]	王光绪, 陶喜霞, 熊传兵, 刘军林, 封飞飞, 张萌, 江风益. 牺牲Ni退火对硅衬底GaN基发光二极管p型接触影响的研究. 物理学报, 2011, 60(7): 078503. doi: 10.7498/aps.60.078503
[10]	张运炎, 范广涵, 章勇, 郑树文. 掺杂GaN间隔层对双波长发光二极管光谱调控作用的研究. 物理学报, 2011, 60(2): 028503. doi: 10.7498/aps.60.028503
[11]	薛正群, 黄生荣, 张保平, 陈朝. GaN基白光发光二极管失效机理分析. 物理学报, 2010, 59(7): 5002-5009. doi: 10.7498/aps.59.5002
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[14]	沈光地, 张剑铭, 邹德恕, 徐晨, 顾晓玲. 大功率GaN基发光二极管的电流扩展效应及电极结构优化研究. 物理学报, 2008, 57(1): 472-476. doi: 10.7498/aps.57.472
[15]	熊传兵, 江风益, 方文卿, 王立, 莫春兰. 硅衬底GaN蓝色发光材料转移前后应力变化研究. 物理学报, 2008, 57(5): 3176-3181. doi: 10.7498/aps.57.3176
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[18]	刘乃鑫, 王怀兵, 刘建平, 牛南辉, 韩军, 沈光地. p型氮化镓的低温生长及发光二极管器件的研究. 物理学报, 2006, 55(3): 1424-1429. doi: 10.7498/aps.55.1424
[19]	罗毅, 郭文平, 邵嘉平, 胡卉, 韩彦军, 薛松, 汪莱, 孙长征, 郝智彪. GaN基蓝光发光二极管的波长稳定性研究. 物理学报, 2004, 53(8): 2720-2723. doi: 10.7498/aps.53.2720
[20]	宋淑芳, 周生强, 陈维德, 朱建军, 陈长勇, 许振嘉. 掺铒GaN薄膜的背散射/沟道分析和光致发光研究. 物理学报, 2003, 52(10): 2558-2562. doi: 10.7498/aps.52.2558

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物理学报. 2010, 59(2): 1268-1274.

doi: 10.7498/aps.59.1268.

激光诱导p-GaN掺杂对发光二极管性能改善的分析

1. (1)厦门大学物理系，厦门 361005; (2)厦门大学物理系，厦门 361005；福建省半导体照明中心，厦门 361005; (3)厦门三安电子有限公司，厦门 361005

基金项目: 国家自然科学基金（批准号： 60476022）和国家高技术研究发展计划（批准号：2004AA311020）资助的课题.

收稿日期: 2009-06-03
修回日期: 2009-06-12
刊出日期: 2010-01-05

摘要: 采用激光诱导掺锌的方法提高了常规GaN基外延片p-GaN层的空穴浓度，并将它制备成小功率白光发光二极管（LED）.对其光电性能做了详细的测量并进行了加速老化实验和分析.结果表明，与常规LED相比，经过激光诱导p-GaN层掺锌LED的光电性能获得了明显改善：正向工作电压VF从3.33　V降到3.13　V，串联电阻从30.27　Ω降到20.27　Ω，室温下衰退系数从1.68×10-4降到1.34×10-4，老化1600　h后的反向漏电流从超过0.2 μA降为不超过0.025 μA，器件的预测寿命延长了41％.器件光电性能改善的主要原因是激光诱导掺锌使LED的p-型欧姆接触改善和热阻降低所致.

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(1)厦门大学物理系，厦门 361005; (2)厦门大学物理系，厦门 361005；福建省半导体照明中心，厦门 361005; (3)厦门三安电子有限公司，厦门 361005

Authors and contacts

(1)厦门大学物理系，厦门 361005; (2)厦门大学物理系，厦门 361005；福建省半导体照明中心，厦门 361005; (3)厦门三安电子有限公司，厦门 361005

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1.
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1. (1)厦门大学物理系，厦门 361005; (2)厦门大学物理系，厦门 361005；福建省半导体照明中心，厦门 361005; (3)厦门三安电子有限公司，厦门 361005

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