Ni(10 Å )/Ag(1500 Å )Mg(500 Å ) 電極在 450 ℃ 、氧氣氣氛下退火 2 分鐘，獲得了優(yōu)秀的歐姆接觸特性，接觸電阻系數(shù)低于 9. 0 × 10 -6 Ω cm 2 。此外，電極在 400-500nm 的波長范圍的反射系數(shù)超過 80% 。再退火時， Mg 覆層抑制了過多的氧進入到 Ni 和 Ag 層中，使得電極具有較好的反射系數(shù)和平滑的表面質(zhì)量。

　　為了獲得更大的出光效率和散熱，芯片倒裝和垂直結(jié)構(gòu)設(shè)計都已經(jīng)被應(yīng)用到 GaN基發(fā)光二極管中 1,2 。在這些結(jié)構(gòu)中，從器件發(fā)光區(qū)發(fā)出的光被 p-GaN 上的歐姆電極反射。由于 Ag 具有高的反射率(約 95% )，所以 Ag 非常適合做歐姆電極 3 。此外，在氧氣氣氛中退火后的 Ag 基歐姆電極具有低的接觸電阻( 5. 0 × 10 -6 Ω cm 2 量級) 4-7 。然而在氧氣中退火導(dǎo)致 Ag 被氧化或團聚，最終降低了電極的反射率以及電極和 GaN 、覆層金屬的接觸 6-8 。因此防止 Ag 被氧化和凝聚是獲得適合高功率的固態(tài)照明 LEDs 使用的高質(zhì)量的 Ag 基歐姆電極的重要方面。

　　在這篇文章中，介紹了一種新的金屬蒸鍍方法，利用這種方法可以得到具有高的反射系數(shù)( >80% )和低的接觸電阻( <10 -5 Ω cm 2 )的歐姆電極。在 p-GaN 上的 Ni/Ag 歐姆電極上蒸鍍 Mg 覆層，可以顯著提高電極的光反射系數(shù)和表面形貌。對電極金屬和 GaN 界面處的界面反 應(yīng)采用次級離子質(zhì)譜( SIMS )深度剖面和 同步輻射光電發(fā)射譜( SRPES )進行分析。基于以上實驗結(jié)果，對在電極上增加 Mg 覆層的效果和 Ni/Ag 電極的光學(xué)性能進行了討論。

　　本文中使用金屬有機氣相沉積( MOCVD )在藍寶石襯底的( 0001 )面上生長 Mg 摻 p-GaN 薄膜。使用傳輸線矩陣方法( TLM )對電極電阻進行精確測量，活性區(qū)在浸入沸騰的王水溶液中去除表面氧化物后，被 Cl 2 /BCl 3 的電感耦合等離子體定義。表面處理后的樣品通過使用光刻膠來刻出 TLM 測試結(jié)構(gòu)需要結(jié)構(gòu)。在金屬沉積之前，所有樣品都被浸入到 HCl ：去離子水( 1:1 )溶液中 2 分鐘。在經(jīng)過 HCl 處理后， Ni(10 Å )/Ag(1500 Å )Mg(500 Å ) 金屬在 2 × 10 -7 乇下，通過電子束蒸發(fā)方法依次沉積到樣品上。使用含有 5at.%Zn 的 Mg 靶沉積 Mg 。

　　Ni(10 Å )/Ag(1500 Å ) 金屬也相對照的沉積。樣品在 300 ℃ -700 ℃ 溫度范圍內(nèi)，氧氣氣氛下，退火 2 分鐘。電流 - 電壓特性曲線通過半導(dǎo)體參數(shù)分析器得到。電極的光反射系數(shù)通過裝配了氙燈的單色儀測量。在光的反射系數(shù)測量中，入射光束在背面拋光的藍寶石襯底以 4 5 °入射，反射光束通過光電倍增管校準(zhǔn)。

　　圖 1 顯示的是 Ni/Ag 和 Ni/Ag/Mg 電極的接觸電阻系數(shù)隨退火溫度的變化關(guān)系。直接沉積的電極展示的 I-V 特性關(guān)系是非線性的，但是隨著退火溫度的升高，電極的 I-V 特性表現(xiàn)出歐姆關(guān)系。 Ni/Ag/Mg 電極在退火溫度為 400 ℃ ， 450 ℃ ， 500 ℃ 時，電極電阻率分別為 1.8 × 10 -5 Ω cm 2 , 9. 0 × 10 -6 Ω cm 2 , 3.5 × 10 -5 Ω cm 2 。

圖 1. Ni/Ag 和 Ni/Ag/Mg 電極的接觸電阻系數(shù)隨退火溫度的變化關(guān)系

　　當(dāng) Ni/Ag/Mg 電極在 600 ℃ 退火， 電阻率低于 1.7 × 10 -4 Ω cm 2 時， 仍然顯示歐姆特性。如果把這個結(jié)構(gòu)生長在 p-GaN 襯底上，可能會得到較好的效果。

圖 2. 沉積后未處理的 Ag 電極和氧氣氣氛下退火的 Ni/Ag 和 Ni/Ag/Mg 電極的反射光譜