佈植碳離子於氮化鎵/氮化銦鎵多重量子井發光二極體之特性研究

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楊宇智(Ue-Zhi Yang) 查詢紙本館藏

畢業系所

光電科學與工程學系

論文名稱

佈植碳離子於氮化鎵/氮化銦鎵多重量子井發光二極體之特性研究
(Photoluminescence studies of Carbon-Implanted GaN/InGaN M.Q.W. LED)

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摘要(中)

本文實驗在研究碳離子佈值於氮化鎵/氮化銦鎵多重量子井發光二極體之特性研究，以30keV、55keV、130keV 不同能量佈植，形成5×1016，5×1018 cm-3不同佈植濃度，佈植在氮化鎵/氮化銦鎵多重量子井發光二極體上濃度為5×1017cm-3 之P型氮化鎵，藉以形成碳離子佈植後的黃光發射特性，進而達成藍黃雙光渾成之白光發光二極體之製作技術開發。
光特性方面，利用光激發光譜(photoluminescence)的量測顯示，隨著碳離子佈植濃度的大於p型氮化鎵摻雜鎂的濃度時，本身p型氮化鎵的藍光發光機制(2.8eV)減弱，並開始有黃光放射的發光機制生成，而配合適合熱處理的修復，得到1050oc為最佳黃光放射修復溫度。
在電性方面，根據霍爾效應特性量測(Hall effect
measurement)顯示，佈植的碳離子濃度一旦大於p型氮化鎵的電洞濃度10倍以上，試片轉變為n 型的氮化鎵。
發光二極體製作方面，由於P型氮化鎵被佈植區域因離子轟擊所造成損害及高濃度佈植轉變為n型之考量，本文採用網狀方格佈植結構的P型電極設計製作碳離子佈植於氮化鎵/氮化銦鎵多重量子井發光二極體，經發光二極體元件完成後量測其電激發光光譜，確實量得碳離子佈植所形成之黃光放射，證明以佈植方式形成白光二極體的可
能性。

摘要(英)

The photoluminescence properties of Carbon ion
implantation into p-type GaN followed by rapid thermal annealing (RTA) in N2 ambient have been studied. By varying implantation concentrations, the p-type GaN can be converted into n-type GaN. Photoluminescence studies show that a green emission band could be observed from Cimplanted
GaN:Mg. It was shown that such a green emission
is related to the yellow luminescence observed from epitaxially grown C-doped GaN. The fabrication and characterization of C-implanted InGaN /GaN MQW LED was reported. The EL spectra obtained from the C-implanted LED device operated at 8V exists the peaks centered at
458nm and 525nm.

關鍵字(中)

★ 佈植
★ 碳
★ 氮化鎵
★ 發光二極體
★ 光激發光譜
★ 黃光發射

關鍵字(英)

★ Carbon
★ yellow luminescence
★ GaN
★ LED
★ photoluminescence

論文目次

第一章序論...............................................1
1.1 背景及研究動機........................................1
1.2 實驗目的..............................................2
第二章量測系統及原理簡述.................................4
2.1 離子佈植簡述..........................................4
2.2 量測系統及原理概述....................................5
2.2.1 光激發光譜..........................................5
2.2.2 光激發光譜量測原理..................................5
2.2.3 光子在能帶間之躍遷型式..............................6
2.2.4 能隙隨溫度及摻雜濃度影響之變化......................7
2.3 霍爾效應量測..........................................9
2.3.1 霍爾效應量測........................................9
2.3.2 霍爾效應量測原理....................................9
2.4 氮化鎵藍色發光二極體之工作原理.......................10
第三章實驗方法及量測步驟................................12
3.1 p型氮化鎵佈植碳離子光激發光譜實驗準備................12
3.2 電流-電壓效應元件製作與量測..........................13
3.3 佈植碳離子之氮化鎵/氮化銦鎵多重量子井發光二極體製程..14
第四章結果與討論.........................................18
前言.....................................................18
4.1 佈植碳離子於p型氮化鎵光激發光譜之結果與分析 .........18
4.1.1 p 型氮化鎵薄膜與PL 光譜 ...........................19
4.1.2 氮化鎵的PL 光譜中之黃光放射........................20
4.1.3 碳離子佈植p型氮化鎵之PL 光譜.......................21
4.2 電流-電壓效應量測之結果與分析........................24
4.3 佈植碳離子之氮化鎵/氮化銦鎵多重量子井發光二極體製作
之結果與分析.............................................25
4.3.1 佈植碳離子之氮化鎵/氮化銦鎵多重量子井發光二極體
之電流-電壓特性分析......................................27
4.3.2 佈植碳離子之氮化鎵/氮化銦鎵多重量子井發光二極體
之發光光譜特性分析.......................................28
第五章結論..............................................31
參考文獻.................................................33

參考文獻

[1]S. O. Kucheyev, M. Toth , M. R. Phillips, J. S. Williams, C.
Jagadish, G. Li, ”chemical origin of the yellow luminescence
in GaN”, J. Appl. Phys. 91, 5867 (2002).
[2]T. Suski, P. Perlin, H. Teisseyre, M. Leszczynski, I. Grzegory,
J. Jun, M. Bockowski, S. Porowski, T. D.
Moustakas , ”Mechanism of yellow luminescence in GaN”, Appl.
Phys. Lett. 67(15), 2188 (1995).
[3] C. H. Seager, A. F. Wright, J. Yu, W. Gotz, “Role of carbon
in GaN”, J. Appl. Phys. 92, 6553 (2002).
[4] R. Armitage, William Hong, Qing Yang, H. Feick, J. Gebauer,
E. R. Weber, S. Hautakangas and K. Saarinen, " Contributions
from gallium vacancies and carbon-related defects to
the ”yellow luminescence” in GaN”, Appl. Phys. Lett.
82(20), 3457(2003).
[5] J. K. Sheu, M. L. Lee, C. J. Tun, C. J. Kao, L. S. Yeh, S.
J. Chang, G. C. Chi, “Characterization of Si Implants in
p-Type GaN”, IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM
ELECTRONICS, VOL.8, NO4, JUNLY/AUGUST (2002).
[6]江博仁, ”矽離子佈植於p 型氮化鎵之特性研究”, 中央大學光電
所, 碩士論文(2002).
[7]C. T. Lee, and H. W. Kao, “Long-term thermal stability of
34
Ti/Al/Pt/Au Ohmic contacts to n -type GaN” , Appl.Phys. Lett.
76, 2364(2000)
[8] 曾建雄, ”硫化處理對P 型氮化鎵與透明電極歐姆接觸特性之研
究”, 中央大學光電所, 碩士論文 (2002).
[9]高孝維, ”N型氮化鎵高熱穩定性歐姆接觸之研究”, 中央大學光電
所, 碩士論文 (1999).
[10]黃宏基, ”P型氮化鎵歐姆接觸製作研究”, 中央大學光電所，碩
士論文 (2000).
[11]Hyunsoo Kim, Seong-Ju Park, Hyunsang Hwang, Nae-Man Park,
“Lateral current transport path, a model for GaN-based
light-emitting diodes:Applications to practical device
designs”, Appl. Phys. Lett. 81, 1326 (2002).
[12]Hyunsoo Kim, Seong-Ju Park, Hyunsang Hwang, “Design and
Fabrication of Highly Efficient GaN-Based Light-Emitting
Diodes”, IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES, VOL.49,
NO.10, OCTOBER (2002)
[13]A. Ebong, S. Arthur, E. Doweny, X. A. Cao, S. LeBoeuf, D. W.
Merfeld, “Device and circuit modeling of GaN/InGaN light
emitting diodes (LEDs) for optimum current spreading”,
Solid-State Electronics 47,1817(2003)
[14] J. F. Muth, J. H. Lee, I. K. Shmagin, R. M. Kolbas, H. C.
Casey, Jr., B. P. Keller, U. K. Mishra, and S. P. DenBaars,
“Absorption coefficient, energy gap, exciton binding energy
and recombination lifetime of GaN obtained from transmission
35
measurements”, Appl. Phys. Lett. 71, 2572 (1997).
[15] U. Kaufmann, M. Kunzer, M. Maier, H. Obloh, A. Ramakrishnan,
B. Santic, and P. Schlotter, “Nature of the 2.8 eV
photoluminescence band in Mg doped GaN”, Appl. Phys. Lett.
72, 1326 (1998).
[16] Jorg Neugebauer and Chris G. Van de Walle, ”Gallium
vacancies and the yellow luminescence in GaN”, Appl. Phys.
Lett.69, 503 (1996).
[17] 邵勝添, ”佈植氮離子與碳離子於未摻雜氮化鎵之特性研究”,
中央大學光電所，碩士論文 (2003).
[18] C. J. Eiting, P. A. Grudowski, R. D. Dupuis, H. Hsia, Z. Tang,
D.Becher, H. Kuo, G. E. Stillman, and M. Feng, “Activation
studies of low-dose Si implants in gallium nitride”, Appl.
Phys. Lett. 73, 3875 (1998).
[19]Chang-Cheng Chuo, Chia-Ming Lee, Jen-Inn Chyi,
“Interdiffusion of In and Ga in InGaN/GaN multiple quantum
wells”, Appl. Phys. Lett. 78, 314 (2001).

指導教授

李清庭、許進恭
(C. T. Lee、Jinn-Kong Sheu)

審核日期

2005-5-8

推文