led外延基础知识演示幻灯片

1,四元LED外延基础知识,2,主要内容,一.LED基础知识二.MOCVD相关简介外延生长及测试,3,LED-LightEmittingDiodes发光二极管,一、LED基础知识,4,一、LED基础知识,5,一、LED基础知识,四元-发光层MQW为AlGaInP，含有四种元素,6,GaAs基和GaN基LED不可互相取代,一、LED基础知识,7,一、LED基础知识,LED发光原理,+,-,衬底,+,-,N型,P型,MQW发光区,-,-,-,-,+,+,+,+,-,8,主要内容,一.LED基础知识二.MOCVD相关简介外延生长及测试,9,外延片,外延生长机台MOCVD,二、MOCVD简介,10,VEECO,AIXTRON,二、MOCVD简介,MOCVD，MetalOrganicChemicalVaporDeposition的简称，金属有机化学汽相淀积。,11,12,13,MOCVD组成,二、MOCVD简介,14,各机型反应腔,AIXTRON,VECCO,二、MOCVD简介,15,常用MO源：TMGa(三甲基镓，液态)TMAl（三甲基铝，液态）TMIn（三甲基铟，固态，现已有液态）Cp2Mg（二茂基镁，固态，现已有液态）载气：纯度很高（99.999999%）的氢气和氮气特气：高纯度（99.9999%）的AsH3（砷烷，液态）、PH3（磷烷，液态）Si2H6（乙硅烷，气态）、SiH4（硅烷，气态）气控单元：主要由MFC（流量计）、PC（压力计）、单向阀、气动阀以及管道等组成，用于气体的控制和输送。控制单元：根据计算机输入的生长程序指令，对工艺进行控制。,二、MOCVD简介-源,16,衬底,四元LED：GaAs(砷化镓)特点：真空包装和充氮包装洁净环境下开封开袋后无须其它处理即可使用,二、MOCVD简介-衬底,17,衬底,化学蚀刻,抛光,边缘处理,二、MOCVD简介-衬底,18,尾气处理器Scrubber,主要用于生长后的废气处理，使其达到无污染排放。红黄光生长产生尾气用化学尾气处理器处理，蓝绿光生长产生的尾气用湿法尾气处理器处理。,二、MOCVD简介-尾气处理器,19,主要内容,一.LED基础知识二.MOCVD相关简介外延生长及测试,20,1.外延生长,三、外延生长与测试,族原子族原子,21,1.晶体生长,TMGa(CH3)3Ga,AsH3,三、外延生长与测试,22,2.外延结构,（1）对衬底进行高温处理，以清洁其表面，去除表层氧化层，露出新鲜表面。（2）生长一层GaAsbuffer（缓冲层），其晶格质量比衬底好，可消除衬底对外延的影响，但不能消除位错。（3）生长一套DBR反射镜。它是利用AlGaAs和AlAs反射率不同，可达到增强反射效果。减少衬底对发光光线的吸收。每层厚度：d=/4n（d-每层厚度，-波长，n-折射率）,p+GaAs,p-GaP,TLp-AlGaInP,p-Al0.5In0.5P,n-Al0.5In0.5P,(AlxGa1-x)0.5In0.5P,(AlyGa1-y)0.4In0.6P,MQW,DBRn-AlGaAs/AlAs,Bufferlayern-GaAs,GaAsSsubstrate,三、外延生长与测试,23,（4）生长一层n型AlInP，为Activelayer(有源区)可提供电子，同时对载流子起到空间限制的作用，可明显提高发光效率。（5）Activelayer（有源层，即发光层），(AlxGa1-x)0.5In0.5P/(AlyGa1-y)0.5In0.5P。发光波长和光强主要由此层决定。通过调节MQW中的Al组分，进而调节波长。通过优化此层的参数（阱个数、材料组分、量子阱周期厚度），可提高发光效率。（6）生长一层P型AlInP，可提供空穴，此层Al组分很高，对载流子起到空间限制的作用，可明显提高发光效率。,2.外延结构,p+GaAs,p-GaP,TLp-AlGaInP,p-Al0.5In0.5P,n-Al0.5In0.5P,(AlxGa1-x)0.5In0.5P,(AlyGa1-y)0.4In0.6P,MQW,DBRn-AlGaAs/AlAs,Bufferlayern-GaAs,GaAsSsubstrate,三、外延生长与测试,24,（7）过渡层(TL)，由于AlInP（GaAs）与GaP存在较大晶格失配，为了提高GaP晶格质量，采用了组分渐变的AlGaInP过渡层。（8）生长一层P型GaP层，此层为电流扩展层，扩展层越厚，电流扩展得越好，亮度越高。（但需考虑成本问题）（9）高掺的GaAs盖帽层，起到保护GaP的作用，做器件工艺前去除GaAs层。,2.外延结构,p+GaAs,p-GaP,TLp-AlGaInP,p-Al0.5In0.5P,n-Al0.5In0.5P,(AlxGa1-x)0.5In0.5P,(AlyGa1-y)0.4In0.6P,MQW,DBRn-AlGaAs/AlAs,Bufferla