[發明專利]與贗配電子和光電器件的平面接觸

在審

• 申請號: 201480015040.1
• 申請日: 2014-03-13
• 公開（公告）號: CN105144345A
• 公開（公告）日: 2015-12-09
• 發明（設計）人: J·R·格蘭達斯基;L·J·斯高沃特;M·賈米勒;M·C·門德里科;S·R·吉布
• 申請（專利權）人: 晶體公司
• 主分類號: H01L21/265
• 分類號: H01L21/265;H01J37/317
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇;李科

在多個實施例中，發光器件包含光滑的接觸層和極化摻雜(即，大體沒有摻雜雜質的底層)，并且呈現了高光子提取效率。

相關申請

本申請要求在2013年3月15日提交的申請號為61/788141的美國臨時專利申請的權益和優先權，由此通過引用將該美國臨時專利申請的全部公開內容包含于本文中。

政府支持

本發明是根據與美國軍隊的合同W911NF-09-2-0068在美國政府的支持下做出的。美國政府對該發明擁有一定的權利。

技術領域

在多個實施例中，本發明涉及提高載流子注入高鋁含量電子和光電器件的效率(例如，空穴注入效率)。本發明的實施例還涉及改進在氮化物基襯底上制備的紫外光電器件，特別是增加從其提取的光。

背景技術

由于有源區域中的高缺陷能級，基于氮化物半導體系統的短波長紫外發光二極管(UV LED)(即，發射波長小于350nm的光的LED)的輸出功率、效率和使用壽命仍然有限。在被設計為發射波長小于280nm的光的器件中，這些限制特別成問題(和值得注意)。特別是器件是形成在異質襯底(如藍寶石)上的情況下，縱使做出極大努力來降低缺陷密度，但缺陷密度仍然很高。這些高缺陷密度限制了在這種襯底上生長的器件的效率和可靠性。

近期推出的低缺陷晶體氮化鋁(AlN)襯底具有顯著改進氮化物基光電半導體器件(特別是具有高鋁濃度的那些器件)的潛力，這得益于這些器件的有源區域中具有較低缺陷。例如，在AlN襯底上贗配(pseudomorphically)生長的UV LED已被證實具有比在其他襯底上形成的類似器件更高的效率、更高的功率和更長的壽命。通常，這些贗配UV LED被安裝來用于以“倒裝芯片”配置進行封裝，在該配置下，在器件的有源區域中產生的光通過AlN襯底被發射，而LED裸片具有其結合至圖案化基板的前表面(即，在結合之前的外延生長和初始器件制備期間的器件的上表面)，該圖案化基板用于建立與LED芯片的電和熱接觸。一種好的基板材料是多晶(陶瓷)AlN，原因在于與AlN芯片相匹配的相對良好的熱膨脹和這種材料的高導熱性。由于可在該器件的有源器件區域中實現的高結晶完整性，內部效率已被證實高于60％。

可惜的是，在這些器件中光子提取效率通常仍是很差(通過使用表面圖案化技術達到從約4％到約15％的范圍)，遠低于由許多可見光(或“可見”)LED所呈現的光提取效率。因此，當前這代短波長UV LED最多具有僅幾個百分點的低的電光轉換效率(wall plugefficiencies)(WPE)，其中，WPE被定義為從二極管獲得的可用光功率(在這種情況下是發射的UV光)與供應至器件內的電功率的比率?？赏ㄟ^取電效率(ηel)、光子提取效率(ηex)和內部效率(IE)的乘積來計算LED的WPE，即WPE＝ηel xηex x IE。IE本身是電流注入效率(ηinj)和內部量子效率(IQE)的乘積，即IE＝ηinj x IQE。因此，低ηex會有害地影響WPE，即使是在通過(例如使用上文引用的AlN襯底作為器件平臺來實現)降低內部晶體缺陷提高了IE之后。