成大研發快訊 - 文摘
成大研發快訊 第十六卷 第二期 - 2010年十一月十九日
[ http://research.ncku.edu.tw/re/articles/c/20101119/2.html ]
薄膜式p-i-n結構氧化鋅發光二極體之研究
李清庭
微電子工程研究所 ctlee@ee.ncku.edu.tw
國立成功大學 標竿計畫《A009》
本研究主要是以氣相冷凝法成長薄膜式p-i-n結構氧化鋅發光二極體，圖一為發光二 極體結構之示意圖。在氣相冷凝蒸鍍系統中，蒸鍍材料受熱由固相轉為氣相，沿著抽 氣幫浦之氣流，再經由液態氮冷卻基板溫度，直接成長於藍寶石基板上。在低溫下成 長之i型與n型氧化鋅薄膜其電子濃度與電子遷移率分別為6×1015 cm-3 與6.0 cm2/V-s和 1.7×1020 cm-3與3.1 cm2/V-s。
為成長p型氧化鋅薄膜，本研究在氣相冷凝蒸鍍系統中，分別加熱氧化鋅粉末與硝酸鋰
粉末，進行共蒸鍍成長，以硝酸鋰作為受體摻雜源。最後經由適當的溫度熱退火後，活化其電洞濃度，得到 具有p型態之氧化鋅薄膜，由霍爾量測，電洞濃度與電洞遷移率分別為6.7×1017 cm-3 和1.6 cm2/V-s。接下來分 別在p型與n型氧化鋅薄膜上蒸鍍歐姆接觸金屬鎳/金 (20/100 nm)和鋁 (100 nm)，完成薄膜式p-i-n結構氧化鋅發 光二極體。
圖一、薄膜式p-i-n結構氧化鋅發光二極體結構示意圖
圖二為氧化鋅p-i-n發光二極體的電流-電壓特性曲線 圖，其起始電壓與崩潰電壓分別為2.5 V與-7.5 V，表現 出良好p-i-n結構氧化鋅發光二極體特性。圖三為在室 溫之電激發光量測，在電流為35 μA下，當電子與電 洞注入時，在i型氧化鋅中進行輻射復合發光，其發光 峰值為388 nm波段，為i型氧化鋅薄膜近能帶發光波 段。因此本研究使用本實驗室創新的氣相冷凝技術，
可以成長出良好特性之薄膜式p-i-n結構氧化鋅發光二 極體。
圖二、p-i-n氧化鋅發光二極體之電流-電壓特性曲線 圖三、p-i-n氧化鋅發光二極體之電激發光特性曲線圖
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