[发明专利]一种大功率SiC衬底垂直结构发光管及其制备方法

权利要求书

1.一种大功率SiC衬底垂直结构发光管，依次由衬底(1)、衬底(1)上外延生长的n型GaN缓冲层和下限制层(2)、下限制层(2)上制备的GaN材料系多量子阱发光层(3)、发光层(3)上制备的p型GaN上限制层(4)、上限制层(4)上面制备的p型InGaN盖层(5)、盖层(5)上面制备的上电极(6)、衬底(1)下面制备的下电极(7)构成，其特征在于：衬底(1)是n型SiC单晶衬底，其80％～95％面积的衬底面被喷砂打毛粗化，电极(7)被制备在其余5％～20％面积的衬底(1)上，上电极(6)全部覆盖在盖层(5)上面，并制备成兼有反射镜功能。

2.如权利要求1所述的一种图形衬底新型大功率SiC衬底垂直结构发光管，其特征在于：再在喷砂打毛粗化的衬底表面涂覆一层折射率介于SiC材料折射率和空气折射率之间的透明介质薄膜(8)，其厚度为50纳米～3微米，或在喷砂打毛粗化的衬底表面涂覆一层掺杂的质量浓度为2～30％的掺有黄光荧光粉的透明介质薄膜(8)，透明介质薄膜8的材料是SiO₂、ZrO₂、TiO₂、Ta₂O₅或HfO₂。

3.一种图形衬底新型大功率SiC衬底垂直结构发光管，依次由衬底(1)、衬底(1)上外延生长的n型GaN缓冲层和下限制层(2)、下限制层(2)上制备的GaN材料系多量子阱发光层(3)、发光层(3)上制备的p型GaN上限制层(4)、上限制层(4)上面制备的p型InGaN盖层(5)、盖层(5)上面制备的上电极(6)、衬底(1)下面制备的下电极(7)构成，其特征在于：衬底(1)是n型SiC单晶衬底，其80％～95％面积的衬底面被制备成图形化衬底，电极(7)被制备在其余5％～20％面积的衬底(1)上，上电极(6)全部覆盖在盖层(5)上面，并制备成兼有反射镜功能。

4.如权利要求3所述的一种图形衬底新型大功率SiC衬底垂直结构发光管，其特征在于：再在图形化的衬底表面涂覆一层折射率介于SiC材料折射率和空气折射率之间的透明介质薄膜(8)，其厚度为50纳米～3微米，或在图形化的衬底表面涂覆一层掺杂的质量浓度为2～30％的掺有黄光荧光粉的透明介质薄膜(8)，透明介质薄膜8的材料是SiO₂、ZrO₂、TiO₂、Ta₂O₅或HfO₂。

5.如权利要求3或4所述的一种图形衬底新型大功率SiC衬底垂直结构发光管，其特征在于：图形化的衬底其图形是凸出的三棱锥形、三棱台形、四棱锥形、四棱台形、圆锥形、圆台形或半球形。

6.如权利要求3或4所述的一种图形衬底新型大功率SiC衬底垂直结构发光管，其特征在于：图形化的衬底其图形是凹下的三棱锥形、三棱台形、四棱锥形、四棱台形、圆锥形、圆台形或半球形。

7.权利要求1～4任何一项所述的一种新型大功率SiC衬底垂直结构发光管制备方法，其步骤如下：

A.采用金属有机物化学气相沉积方法在衬底(1)上依次制备n型GaN缓冲层和下限制层(2)、GaN材料系多量子阱发光层(3)、p型GaN上限制层(4)、p型InGaN盖层(5)；

B.在p型InGaN盖层(5)的上面制备上电极(6)，上电极(6)的材料为Au、Ni-Au、Ti-Au、Zn-Au、Pt-Au、Ti-Pt-Au、Ti-Ni-Au或Ni-Pt-Au，上电极(6)采用热蒸镀、电子束蒸镀或磁控激射方法制备；

C.将衬底(1)减薄至80～150微米，接着对衬底(1)的衬底面采用喷砂机喷砂打毛的方法进行粗化，或将衬底面制备成图形化衬底，其图形是凸出的三棱锥形、凸出的三棱台形、凸出的四棱锥形、凸出的四棱台形、凸出的圆锥形、凸出的圆台形、凸出的半球形、凹下的三棱锥形、凹下的三棱台形、凹下的四棱锥形、凹下的四棱台形、凹下的圆锥形、凹下的圆台形或凹下的半球形结构；

D.采用热蒸镀、电子束蒸镀、化学气相沉积、磁控激射或涂覆的方法在粗化或图形化的衬底(1)上制备一层透明介质薄膜(8)或是掺杂的质量浓度为2～30％的掺有黄光荧光粉的透明介质薄膜(8)，透明介质薄膜8的材料是SiO₂、ZrO₂、TiO₂、Ta₂O₅或HfO₂；

E.采用光刻工艺刻蚀去掉衬底5～20％面积上的透明介质薄膜(8)，从而露出衬底(1)，再在这一露出的衬底(1)上采用光刻胶剥离工艺蒸镀下电极(7)，下电极(7)的材料是Au、Ni-Au、Ti-Au、Zn-AuPt-Au、Ti-Pt-Au、Ti-Ni-Au或Ni-Pt-Au，蒸镀下电极的方法是热蒸镀、电子束蒸镀或磁控激射方法；

F.最后，进行划片，制备成边长200微米～3毫米方形的管芯，然后将管芯倒装，即将上电极(6)焊接在热沉或支架上，便制备得到发光管。