GaN基半導體材料近年來被廣泛用于制造短波長的光電器件，如發光二極管(LEDs)和激光二極管(LDs)。目前有關GaN材料生長報道和文獻較多，有關芯片制造方面有少量報道還僅局限在GaN的刻蝕和歐姆接觸，具體到工程設計方面的技術報道很少。本文研究討論了芯片版圖設計對GaN基LED性能的影響，可為針對不同性能要求選擇芯片版圖提供參考。

　　1、 實驗

　　我們使用的材料為用MOCVD方法在藍寶石襯底上生長的藍色GaN基LED外延片，外延片為多量子阱結構。芯片制造中，n歐姆接觸電極采用Ti/Al/Ti/Au結構，p歐姆接觸電極用氧化Ni/Au透明電極，焊線電極為Ti/Au用一致性很好的外延片一劃為四，分別制作成400μm×500μm的鑲嵌結構版圖、350μm×350μm的鑲嵌結構版圖和兩種350μm×350μm對角版圖。芯片特性測試樣品取圓片中心、劃開后四分之一片位于直角頂點處的芯片，測試儀器是臺灣長裕公司生產的T620型測試儀。

　　2、結果與討論

　　我們對四種版圖的芯片分別測試了I-V特性和P-I特性，各種版圖芯片的I-V特性曲線，各種版圖芯片的P-I特性曲線。

　　從I-V特性可以看出，在20mA以下，兩種尺寸鑲嵌結構版圖芯片和p焊線電極在擴展電極中部的對角電極芯片的I-V特性基本一樣，p焊線電極遠離n電極對角電極芯片在相同電流下正向壓降Vf比其他幾種芯片要高。雖然擴展電極的面積大，對減小p型歐姆接觸電阻有利，但增加了電流運輸的距離，可能使體電阻增加，兩種效果沖抵使得芯片的I-V特性與尺寸小一些芯片相似。采用對角電極，所測I-V特性表明，在p焊線電極與n電極的距離差不多時，芯片I-V特性與鑲嵌結構電極芯片相當。焊線電極遠離n電極對角電極芯片相對Vf較高，這說明p焊線電極下面的電流密度比與n電極等距離的擴展電極下的電流密度大，增加p焊線電極與n電極的距離，使芯片等效體電阻變大，Vf升高。

　　各種版圖芯片的P-I特性表明，在20mA以下，各種GaN基LED芯片的P-I特性均為線形，兩種尺寸鑲嵌結構版圖芯片和對角電極芯片在30mA以內的P-I特性基本一樣，當電流變大，尺寸大的芯片光功率要大于尺寸小的芯片。p焊線電極遠離n電極對角電極芯片時，在正常工作電流(〈30mA)下光功率較高，但大電流下功率飽和較快。GaN基LED在20mA以下P-I特性為線形關系，光功率與電流密度無關，僅取決于有效電流，雖然芯片面積不一樣，但通的電流一樣，發光效率一樣，光功率差不多，大尺寸的芯片由于相同電流下電流密度小，在大電流下工作有一定的優勢。版圖對角電極芯片正常工作電流下光功率較高，說明離n電極近的擴展電極區域下面的電流密度較大，把p焊線電極移到遠離n電極區，增加了可透光部分電流，減小了p焊線電極下會吸光區的電流。在大電流條件下，一方面電流密度大易飽和，另一方面由于等效體電阻大，大電流相對發熱快，發光功率更容易飽和。

　　3 結論

　　文章研究表明，GaN基LED芯片在20mA以下的I-V特性和P-I特性與尺寸大小關系不大，但與電極的位置有關，p焊線電極遠離n電極的芯片20mA下的光輸出功率高，正向壓降也高。在大電流下，p焊線電極遠離n電極的芯片很容易飽和，芯片尺寸大的芯片大電流性能要好一些。鑲嵌結構電極和對角結構電極芯片的特性測試相互比較沒有發現明顯差異。