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研究生: 楊宇智
Ue-Zhi Yang
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
指導教授: 李清庭
C. T. Lee
許進恭
Jinn-Kong Sheu
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 理學院 - 光電科學與工程學系
Department of Optics and Photonics
畢業學年度: 93
語文別: 中文
論文頁數: 65
中文關鍵詞: 佈植氮化鎵發光二極體光激發光譜黃光發射
外文關鍵詞: Carbon, yellow luminescence, GaN, LED, photoluminescence
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  • 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。


    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.

    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

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