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Ni/Ag/Ti/Au与p-GaN的欧姆接触性能及光反射率

黄亚平 云峰 丁文 王越 王宏 赵宇坤 张烨 郭茂峰 侯洵 刘硕

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Ni/Ag/Ti/Au与p-GaN的欧姆接触性能及光反射率

黄亚平, 云峰, 丁文, 王越, 王宏, 赵宇坤, 张烨, 郭茂峰, 侯洵, 刘硕

The reflectivity and ohmic contact resistivity of Ni/Ag/Ti/Au in contact with p-GaN

Huang Ya-Ping, Yun Feng, Ding Wen, Wang Yue, Wang Hong, Zhao Yu-Kun, Zhang Ye, Guo Mao-Feng, Hou Xun, Liu Shuo
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  • 研究了不同Ni厚度的Ni/Ag/Ti/Au电极在不同退火温度和退火气氛下与p-GaN之间的欧姆接触性能以及电极的光反射率的变化. 采用矩形传输线模型对各电极的比接触电阻率进行测算,利用分光光度计对电极在不同波长下的反射率进行测量. 结果表明,Ni金属层的厚度越小,电极的光反射率越高,而Ni层厚度对比接触电阻率的影响较小;当退火温度高于400 ℃后,电极的光反射率降低,在氧气氛围中退火后光反射率比在氮气中退火后下降更加明显. 但在氧气氛围中退火有利于减小比接触电阻率. 综合考虑接触电阻和光反射率,电极Ni(1 nm)/Ag/Ti/Au在400 ℃氧气中快速退火后得到了较好的结果,其比接触电阻率为5.5×10-3 Ω·cm2,在450 nm 处反射率为85%. 利用此电极制作了垂直结构发光二极管(LED)器件,LED在350 mA注入电流下,工作电压为3.2 V,发光功率为270 mW,电光转换效率达到24%.
    The ohmic reflectivity of Ni/Ag/Ti/Au in contact with p-GaN is studied. It is found that under different thickness values of Ni, different annealing temperatures and different annealing atmospheres, the performances of Ni/Ag/Ti/Au electrode are greatly changed. The contact resistivity is measured using the transmission line model. The reflectivity of the electrode is investigated by using a spectrophotometer. The results reveal that the thinner the Ni metal layer, the higher its reflectivity is, in addition, the thickness value of Ni metal has a little influence on contact resistivity. There appears an abrupt decrease in reflectivity of electrode after annealing at a temperature higher than 400 ℃. It is noticed that the reflectivity decreases more sharply after annealing in oxygen atmosphere than in nitrogen atmosphere. However, annealing in oxygen atmosphere is more helpful to reduce the contact resistivity. The comprehensive evaluations of the contact resistivity and reflectivity indicate that the better performances of Ni (1 nm)/Ag/Ti/Au electrode after rapid annealing in oxygen atmosphere at 400 ℃ are achieved: its contact resistance reaches 5.5× 10-3 Ω·cm2 and reflectivity rises up to 85% at 450 nm. Light emitting diode (LED) of vertical structure is fabricated with an optimal electrode. The LED under an injection current of 350 mA can achieve the following working parameters: the working voltage is 3.2 V, the optical output power is 270 mW, and the electro-optical conversion efficiency is 24%.
    • 基金项目: 国家高技术研究发展计划(批准号:2012AA041004,2011AA03A111)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National High Technology Research and Development Program of China (Grant Nos. 2012AA041004, 2011AA03A111).
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-12-24
  • 修回日期:  2014-03-03
  • 刊出日期:  2014-06-05

Ni/Ag/Ti/Au与p-GaN的欧姆接触性能及光反射率

  • 1. 西安交通大学, 电子物理与器件教育部重点实验室, 陕西省信息光子技术重点实验室, 西安 710049;
  • 2. 西安交通大学固态照明工程研究中心, 西安 710049;
  • 3. 陕西新光源科技有限责任公司, 西安 710077
    基金项目: 国家高技术研究发展计划(批准号:2012AA041004,2011AA03A111)资助的课题.

摘要: 研究了不同Ni厚度的Ni/Ag/Ti/Au电极在不同退火温度和退火气氛下与p-GaN之间的欧姆接触性能以及电极的光反射率的变化. 采用矩形传输线模型对各电极的比接触电阻率进行测算,利用分光光度计对电极在不同波长下的反射率进行测量. 结果表明,Ni金属层的厚度越小,电极的光反射率越高,而Ni层厚度对比接触电阻率的影响较小;当退火温度高于400 ℃后,电极的光反射率降低,在氧气氛围中退火后光反射率比在氮气中退火后下降更加明显. 但在氧气氛围中退火有利于减小比接触电阻率. 综合考虑接触电阻和光反射率,电极Ni(1 nm)/Ag/Ti/Au在400 ℃氧气中快速退火后得到了较好的结果,其比接触电阻率为5.5×10-3 Ω·cm2,在450 nm 处反射率为85%. 利用此电极制作了垂直结构发光二极管(LED)器件,LED在350 mA注入电流下,工作电压为3.2 V,发光功率为270 mW,电光转换效率达到24%.

English Abstract

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