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研究生:紀成翰
論文名稱:透明導電層對氮化鎵發光二極體光電特性之研究
論文名稱(外文):Study on the Optical and Electrical Properties of Transparent Conductive Layer for GaN LEDs
指導教授:李弘彬李弘彬引用關係黃俊杰黃俊杰引用關係
口試委員:王右武李弘彬王偉凱黃俊杰
口試日期:2017-06-20
學位類別:碩士
校院名稱:大葉大學
系所名稱:電機工程學系碩士在職專班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2017
畢業學年度:105
語文別:中文
論文頁數:61
中文關鍵詞:GaN基LED透明導電層氧化銦錫區域等離激元摻雜氧化銦錫折射率出光效率快速熱退火
外文關鍵詞:GaN based LEDtransparent conductive layerITOlocal surface plasmonsdoped ITOindex of refractionthe extraction efficiencyrapid thermal annealing
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(1) 本論文研究了不同比例靶材對於ITO薄膜性質的影響。通過不同比例ITO薄膜的形貌以及折射率的變化,發現Sn對於In2O3晶格的形成有重要作用。而在導電性方面Sn的比例對載流子的濃度以及遷移率有著重要的影響,此外退火製程對於ITO薄膜性質有著至關重要的作用。對於發光二極體的光電特性來說, 新TCL製程條件可以有效的降低電壓及增加亮度。
(2) 本論文研究奈米金屬摻入對於ITO性質的影響。利用金屬的高溫球聚特性,同時摻入Ag和Al,改變ITO的晶格結構。研究發現Ag的摻入可以在ITO內部形成具有導電性的Ag奈米基團,同時在Ag和ITO介面形成區域等離激元,使ITO中載流子的橫向擴展加強,同時增加光子的出射效率。而Al更容易在ITO表面形成Al2O3薄層,起到表面粗化的效果,同時在ITO表面增加一層折射率較大的薄膜更容易光的取出。


關鍵字:GaN基LED,透明導電層,氧化銦錫,區域等離激元,摻雜氧化銦錫,折射率,出光效率,快速熱退火。

(1) We have studied the influence of ITO targets with different indium and tin component to the sputtering ITO film. It can be inferred from the SEM pictures and index of refraction that tin has great influence to the crystal structure of ITO and carrier density and mobility. In addition, the property of ITO film is strongly dependent on rapid thermal annealing. The electrical and optical properties of the transparent conductive layer of GaN LEDs were studied experimentally. The new process condition of TCL can reduce the voltage and increase the light intensity of GaN LEDs effectivily.
(2) We have studied the film property of ITO doped with metal nanoparticles. In the silver doping ITO film, local surface plasmons (LSP) generate in the interface between Ag-based particles and ITO. In addition, the great conductivity of Ag-based particles can improve carrier distribution in ITO. While the doped aluminum on the surface of ITO will be oxidized and changed into Al2O3, which can increase the extraction efficiency of photon due to its large index of refraction and surface roughing effect.

Keywords: GaN based LED,transparent conductive layer, ITO; local surface plasmons, doped ITO, index of refraction, the extraction efficiency, rapid thermal annealing.

封面內頁
簽名頁
中文摘要........................iii
英文摘要........................ iv
誌謝..........................v
目錄..........................vi
圖目錄.........................viii
表目錄.........................x

第一章 緒論
1.1 LED發展以及使用情況............1
1.2 透明導電材料的發展與現狀..........3
1.3透明導電材料ITO的特性...........3
1.3.1 ITO薄膜的電學性質..........3
1.3.2 ITO薄膜的光學性質..........7
1.3.3 ITO的鍍膜方式分析..........8
第二章 元件及材料的製作
2.1 GaN藍光LED的製作過程...........10
2.1.1 磊晶生長方式.............10
2.1.2 水準LED晶片製作過程........14
2.2 GAN藍光LED量子效率的分析........19
2.2.1 LED發光效率的定義............20

2.2.2提高LED發光效率的方法........21
第三章 金屬摻雜ITO提升晶片光電性能的研究
3.1 ITO靶材的製程..............25
3.2 ITO靶材對ITO薄膜性質的影響.......26
3.2.1不同銦錫比例靶材對ITO薄膜影響的比較.27
3.2.2不同銦錫比例靶材對ITO薄膜影響的比較. 29
3.2.3不同銦錫比例ITO薄膜對水準結構LED晶片光電性能的影響..................37
第四章 金屬摻雜ITO提升晶片光電性能的研究
4.1 樣品結構參數及實驗製程制程........42
4.2 測試結果與分析..............43
4.2.1 ITO薄膜的形貌測試.........43
4.2.2 ITO薄膜對光電特性的影響研究....48
4.2.3 ITO薄膜對水準結構LED光電特性影響.50
第五章 總結......................53
參考文獻........................55

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