氮化物深紫外發(fā)光材料及器件

目錄
“先進光電子科學與技術叢書”序
前言
第1章 氮化物半導體材料性質 1
1.1 III族氮化物半導體的晶體結構和能帶結構 1
1.2 III族氮化物半導體的極化效應 3
參考文獻 4
第2章 氮化物半導體材料制備及表征方法 5
2.1 氮化物體材料的制備方法 5
2.1.1 HVPE制備AlN體材料 5
2.1.2 PVT制備AlN體材料 7
2.2 氮化物薄膜材料的制備方法 9
2.2.1 真空蒸發(fā)鍍膜 9
2.2.2 濺射 10
2.2.3 PLD 11
2.2.4 MBE 12
2.2.5 MOCVD 13
2.2.6 CBE 13
2.3 氮化物半導體材料的表征方法 13
2.3.1 XRD簡介 14
2.3.2 SEM簡介(附帶EDS) 14
2.3.3 AFM簡介 15
2.3.4 Raman散射簡介 16
2.3.5 SIMS簡介 16
2.3.6 XPS簡介 17
2.3.7 PL簡介 17
2.3.8 CL簡介 18
2.3.9 TEM簡介 19
參考文獻 19
第3章 高鋁組分氮化物半導體材料外延生長和摻雜 22
3.1 AlN基氮化物材料MOCVD生長化學反應動力學 22
3.1.1 MOCVD生長AlN的化學反應動力學 22
3.1.2 高Al組分AlGa(In)N的MOCVD化學反應動力學 26
3.1.3 AlN及高Al組分材料表面動力學 29
3.2 AlN及高Al組分AlGa(In)NMOCVD外延技術 31
3.2.1 藍寶石上異質AlN成核及緩沖層生長 31
3.2.2 脈沖法AlN生長技術 32
3.2.3 高Al組分AlGa(In)NMOCVD異質側向外延 34
3.3 高鋁組分氮化物半導體材料的摻雜 36
3.3.1 引言 36
3.3.2 AlGaN材料n型摻雜 37
3.3.3 AlGaN材料p型摻雜 41
3.4 基于二維材料的AlN范德瓦耳斯外延研究 46
3.4.1 范德瓦耳斯外延基本原理 46
3.4.2 范德瓦耳斯外延研究現(xiàn)狀 49
3.4.3 懸掛鍵與成核研究 53
3.4.4 AlN薄膜生長(不同生長階段及生長模型) 56
參考文獻 58
第4章 深紫外發(fā)光二極管的量子效率與結構設計 71
4.1 LED基本參數(shù)及概念 71
4.1.1 輻射復合與非輻射復合 72
4.1.2 缺陷對內量子效率的影響 73
4.2 高效率深紫外器件結構設計 74
4.2.1 提高器件輻射復合效率 75
4.2.2 提高電子注入效率 81
4.3 量子點及超薄量子阱深紫外發(fā)光結構 88
4.3.1 極端量子限制GaN/AlN結構 88
4.3.2 超薄GaN/AlN量子阱結構 90
4.3.3 GaN/AlN量子點/盤結構 99
4.4 同質襯底深紫外LED 110
4.4.1 引言 110
4.4.2 AlN同質外延 111
4.4.3 AlGaN及深紫外LED贗晶生長 112
4.4.4 贗晶深紫外LED的光提取效率 113
參考文獻 114
第5章 深紫外發(fā)光二極管的芯片工藝關鍵技術 122
5.1 深紫外LED的芯片工藝流程 122
5.2 高鋁組分氮化物半導體材料的歐姆接觸 125
5.2.1 歐姆接觸 125
5.2.2 歐姆接觸電阻率測試 126
5.2.3 歐姆接觸設計原則 129
5.3 深紫外發(fā)光結構的高反射電極和透明電極 132
5.3.1 高反射p型電極 132
5.3.2 側壁高反射結構 133
5.3.3 透明電極 137
5.4 表面粗化與光提取技術 139
5.4.1 襯底背面粗化 139
5.4.2 襯底側壁粗化 140
5.4.3 芯片整形 142
5.4.4 圖形化藍寶石襯底 144
5.5 深紫外LED的偏振模式與光提取 146
5.6 金屬等離激元在深紫外LED中的應用 148
5.7 垂直結構深紫外LED 149
參考文獻 154
第6章 深紫外發(fā)光二極管的封裝與可靠性 161
6.1 封裝材料及封裝工藝 161
6.1.1 深紫外LED芯片結構 161
6.1.2 深紫外LED基板材料 162
6.1.3 深紫外LED焊接材料和封裝工藝 167
6.2 深紫外LED的熱管理工藝 173
6.2.1 散熱方式 173
6.2.2 深紫外LED封裝優(yōu)化設計 175
6.3 深紫外LED的退化機制與壽命 177
6.3.1 ESD防護 177
6.3.2 失效與壽命 180
參考文獻 184
第7章 氮化物深紫外受激發(fā)射材料與器件 187
7.1 氮化物受激發(fā)射材料與器件的發(fā)展 187
7.1.1 受激發(fā)射與激光原理 187
7.1.2 氮化物激光器發(fā)展與應用 189
7.2 同質襯底氮化物深紫外受激發(fā)射研究 190
7.2.1 深紫外光泵浦受激發(fā)射系統(tǒng)的設計 191
7.2.2 AlN單晶襯底上同質外延研究 192
7.2.3 同質襯底上深紫外光泵浦受激發(fā)射 194
7.3 異質襯底氮化物深紫外受激發(fā)射研究 197
7.3.1 激光器諧振腔的工藝制作 197
7.3.2 基于高品質諧振腔的深紫外受激發(fā)射 201
7.3.3 異質襯底上深紫外光泵浦受激發(fā)射研究 202
7.4 氮化物紫外激光二極管 206
7.4.1 MOCVD外延及器件結構 207
7.4.2 器件工藝流程 208
7.4.3 紫外激光二極管的發(fā)展狀況 210
7.4.4 深紫外激光二極管的難點及展望 214
參考文獻 216
第8章 應用與展望 222
8.1 氮化物深紫外光源在消毒凈化處理中的應用 222
8.1.1 直接殺菌，分解有機物 223
8.1.2 產生臭氧 223
8.1.3 紫外光催化 224
8.1.4 紫外LED應用于消毒領域的優(yōu)勢 224
8.2 氮化物深紫外光源在皮膚病光療中的應用 225
8.3 氮化物深紫外光源在氣體探測領域的應用 226
8.4 氮化物深紫外光源在固化技術領域的應用 227
參考文獻 228