成大研發快訊 - 文摘
成大研發快訊 第十七卷 第十期 - 2011年四月一日
[ http://research.ncku.edu.tw/re/articles/c/20110401/1.html ]
薄膜式n-i-p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n-i-p結構氧化鋅發光二極體，圖一中插 圖為薄膜式n-i-p結構氧化鋅發光二極體之示意圖。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1.7×1020cm-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7.0×1017 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。
圖一為氧化鋅n-i-p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3.5 V與-8 V，表現出良 好p-i-n結構氧化鋅發光二極體特性。圖二為在室溫之電激發光量測，在電流為35μA下，當電子與電洞注入 時，在低濃度之i型氧化鋅中進行輻射復合發光，其發光峰值為387 nm波段，為i型氧化鋅薄膜近能帶發光波 段，圖二中插圖為總發光功率-注入電流之特性曲線並且可以觀察到近能帶發光強度隨著注入電流增加而變 大。此外在電激發光頻譜中，沒有觀察到黃綠光發光頻譜產生，可以推斷在氧化鋅薄膜中之缺陷密度是非常 地低，為一高品質之氧化鋅n-i-p發光二極體。因此本研究使用本實驗室創新的氣相冷凝技術，除了可以成長 出良好特性之n型、i型與p型氧化鋅薄膜，並可以廣泛運用在以氧化鋅材料為基礎之光電元件。
圖一、氧化鋅n-i-p結構發光二極體之元件結構示意圖 與電流-電壓特性曲線圖
圖二、氧化鋅n-i-p結構發光二極體之電激發光特性曲 線圖與總發光功率-注入電流之特性曲線圖
1 of 2
成大研發快訊 - 文摘
2 of 2
