Enhancement of light reflectance and thermal stability in Ag-Mg alloy contacts on p-type GaN

수조구조의 InGaN LED 소자에 적용이 가능하며 높은 열적안정성을 갖는 저저항 고반사율 p형 오믹 전극을 개발하였다. Ag에 Mg을 첨가하여 p형 전극을 이용하여 $400^{\circ}C$, 공기중에서 1분간 열처리 후 $2.2\;{\times}\;10^{-5}\;{\Omega}cm^2$의 낮은 접촉 저항을 얻을 수 있었고, 460 nm 파장에서 82.6%의 높은 반사율을 획득할 수 있었다. 이는 Mg가 첨가됨에 따라 Ag가 고온에서 집괴되는 원인인 산소-공공 결합을 줄여줌으로써 높은 열적 안정성을 얻게 되었다. Ag를 열처리 할 경우, 외부에 존재하는 산소가 공공 자리에 들어간 후, 산소와 공공의 강한 인력에 의해 산소가 침입형 자리에 들어가서면서 두개의 공공과 강하게 bonding을 갖는 diffusion center가 많이 존재하게 된다. 하지만 Mg가 첨가되었을 경우, Oxygen affinity가 강한 Mg에 산소가 먼저 결합을 이루면서 산소-공공결합을 줄여주게 되어 높은 온도에서도 diffusion이 이루어지지 않고 높은 열적 안정성을 갖게 된다.

The mechanism for suppression of Ag agglomeration in Ag-Mg alloy ohmic contact to p-GaN is investigated. The Ag-Mg alloy ohmic contact shows low contact resistivity of $6.3\;{\times}\;10^{-5}\;{\Omega}cm^2$, high reflectance of 85.5% at 460 nm wavelength after annealing at $400^{\circ}C$ and better thermal stability than Ag contact The formation of Ga vacancies increase the net hole concentration, lowering the contact resistivity. Moreover, the oxidation of Mg atoms in Ag film increase the work function of Ag-Mg alloy contact and prevents Ag oxidation. The inhibition of oxygen diffusion by Mg oxide suppresses the Ag agglomeration, leading to enhance light reflectance and thermal stability.