氮化物深紫外發(fā)光材料及器件

目錄
“先進(jìn)光電子科學(xué)與技術(shù)叢書”序
前言
第1章 氮化物半導(dǎo)體材料性質(zhì) 1
1.1 III族氮化物半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)和能帶結(jié)構(gòu) 1
1.2 III族氮化物半導(dǎo)體的極化效應(yīng) 3
參考文獻(xiàn) 4
第2章 氮化物半導(dǎo)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(dǎo)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(xiàn) 19
第3章 高鋁組分氮化物半導(dǎo)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(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 22
3.1.1 MOCVD生長AlN的化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 22
3.1.2 高Al組分AlGa(In)N的MOCVD化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 26
3.1.3 AlN及高Al組分材料表面動(dòng)力學(xué) 29
3.2 AlN及高Al組分AlGa(In)NMOCVD外延技術(shù) 31
3.2.1 藍(lán)寶石上異質(zhì)AlN成核及緩沖層生長 31
3.2.2 脈沖法AlN生長技術(shù) 32
3.2.3 高Al組分AlGa(In)NMOCVD異質(zhì)側(cè)向外延 34
3.3 高鋁組分氮化物半導(dǎo)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(xiàn) 58
第4章 深紫外發(fā)光二極管的量子效率與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 71
4.1 LED基本參數(shù)及概念 71
4.1.1 輻射復(fù)合與非輻射復(fù)合 72
4.1.2 缺陷對(duì)內(nèi)量子效率的影響 73
4.2 高效率深紫外器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 74
4.2.1 提高器件輻射復(fù)合效率 75
4.2.2 提高電子注入效率 81
4.3 量子點(diǎn)及超薄量子阱深紫外發(fā)光結(jié)構(gòu) 88
4.3.1 極端量子限制GaN/AlN結(jié)構(gòu) 88
4.3.2 超薄GaN/AlN量子阱結(jié)構(gòu) 90
4.3.3 GaN/AlN量子點(diǎn)/盤結(jié)構(gòu) 99
4.4 同質(zhì)襯底深紫外LED 110
4.4.1 引言 110
4.4.2 AlN同質(zhì)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(xiàn) 114
第5章 深紫外發(fā)光二極管的芯片工藝關(guān)鍵技術(shù) 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(dǎo)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(cè)試 126
5.2.3 歐姆接觸設(shè)計(jì)原則 129
5.3 深紫外發(fā)光結(jié)構(gòu)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(cè)壁高反射結(jié)構(gòu) 133
5.3.3 透明電極 137
5.4 表面粗化與光提取技術(shù) 139
5.4.1 襯底背面粗化 139
5.4.2 襯底側(cè)壁粗化 140
5.4.3 芯片整形 142
5.4.4 圖形化藍(lán)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(yīng)用 148
5.7 垂直結(jié)構(gòu)深紫外LED 149
參考文獻(xiàn) 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(jié)構(gòu) 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(shè)計(jì) 175
6.3 深紫外LED的退化機(jī)制與壽命 177
6.3.1 ESD防護(hù) 177
6.3.2 失效與壽命 180
參考文獻(xiàn) 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(yīng)用 189
7.2 同質(zhì)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(shè)計(jì) 191
7.2.2 AlN單晶襯底上同質(zhì)外延研究 192
7.2.3 同質(zhì)襯底上深紫外光泵浦受激發(fā)射 194
7.3 異質(zhì)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(zhì)諧振腔的深紫外受激發(fā)射 201
7.3.3 異質(zhì)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(jié)構(gòu) 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?fàn)顩r 210
7.4.4 深紫外激光二極管的難點(diǎn)及展望 214
參考文獻(xiàn) 216
第8章 應(yīng)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(yīng)用 222
8.1.1 直接殺菌，分解有機(jī)物 223
8.1.2 產(chǎn)生臭氧 223
8.1.3 紫外光催化 224
8.1.4 紫外LED應(yīng)用于消毒領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì) 224
8.2 氮化物深紫外光源在皮膚病光療中的應(yīng)用 225
8.3 氮化物深紫外光源在氣體探測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用 226
8.4 氮化物深紫外光源在固化技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用 227
參考文獻(xiàn) 228