氮化镓基高亮度发光二极管材料外延和干法刻蚀技术

摘要

通过对氮化镓(Gallium nitride，GaN)基蓝色高亮度发光二极管(High brightness light emitting diode，HB-LED)材料金属有机气相外延(Metal organic vapor phase epitaxy，MOVPE)生长技术的研究和优化以及在有源区内引入新型InxGa1-xN／GaN多量子阱(Multiple quantum wells，MQWs)结构，获得了高性能的HB-LED外延片材料。高分辨率X射线衍射(High resolution X-ray diffraction，HR-XRD)和变温光致荧光谱(Temperature dependent photoluminescence spectra，TD-PL Spectra)测量表明外延材料的异质界面陡峭，单晶质量优异，并由变注入电致荧光谱(Iniection dependent electroluminescence spectra，ID-EL spectra)测量获得：HB-LED芯片的峰值发光波长在注入电流为2mA至120mA变化下蓝移量小于1nm，电致荧光谱的半高全宽值(Full width half maximum，FWHM)在注入电流为20mA时仅为18nm。此外，还介绍了GaN基材料感应耦合等离子体(Inductively coupled plasma，ICP)干法刻蚀技术。考虑实际需要，本文作者开发了AlGaN／GaN异质材料的非选择性刻蚀工艺，原子力显微镜(Atomic force microscope，AFM)观察得到AlGaN／GaN刻蚀表面均方根粗糙度RMS仅为0．85nm，与外延片的表面平整度相当。还获得了AlGaN／GaN高选择比的刻蚀技术，GaN和AlGaN的刻蚀选择比为60。