[发明专利]GaN基微米级LED阵列及其制备方法

说明书

本发明公开了一种GaN基微米级LED阵列及其制备方法，该器件包括LED阵列单元、覆盖在LED阵列单元上方的隔离层、设置在隔离层上的n‑电极引线区，LED阵列单元中的LED器件的正极相连并与p‑电极引线区连接；LED器件包括从下至上依次设置的n‑GaN层、InGaN/GaN多量子阱层、p‑GaN层、p‑电极和设置在n‑GaN层上位于InGaN/GaN多量子阱层一侧的n‑电极，所有LED器件的n‑电极连为一体。本发明在p型区和n型区大面积蒸镀金属电极并作为反射镜，抑制光从正面出射，实现背发光；LED器件相互独立，LED阵列单元均可收发，实现超高速MIMO系统收发端；同时，结合GaN基InGaN/GaN多量子阱材料的特点，配合外部电路设计，通过收集外界震动和光源的能量，实现能量采集功能。

技术领域

本发明属于信息材料与器件领域，涉及一种GaN基微米级LED阵列及其制备技术。

背景技术

可见光通信芯片采用光子而不是电子进行信息的传输，将通信频谱资源拓展到可见光领域，利用集成光子器件将可见光频谱细化，提升通信系统的信息传输速度和频谱利用率，拓展可见光通信芯片的应用渠道，为解决集成芯片的能耗、 热效应以及多场景应用等问题提供了新的设计思路 。

Ⅲ族氮化物具有较宽的直接带隙，可实现从0.7eV（近红外）到6.2eV（紫外）连续可调，是制备蓝光到紫外光波段发光器件的理想材料。其金属合金氮化物中，InGaN是多量子阱蓝、绿、紫及紫外光LED理想的有源层材料，主要应用于光电器件和高温、高频、大功率器件。

近年来，随着AlN/AlGaN等其他缓冲层来弥补晶格失配以及热膨胀引起的残余应力，高质量的硅衬底InGaN/GaN多量子阱材料日益成熟，具有发光、传输、以及光探测同步进行的特性，为基于LED器件的高开关响应的高开关响应发展而来的可见光通信技术提供了坚实的材料基础，为实现GaN基微米级LED阵列提供了可能。

发明内容

技术问题：本发明提供一种GaN基微米级LED阵列，大面积蒸镀金属电极，抑制光从正面发射，将m×m个相互独立的发光阵列单元作收发端，配合外部电路设计，收集外界震动和光源的能量，分别实现器件背发光、作超高速MIMO系统和能量采集功能。本发明同时提供一种该微米级LED阵列的制备方法。

技术方案：本发明的GaN基微米级LED阵列，包括m×m个LED阵列单元、覆盖在所述m×m个LED阵列单元上方的隔离层、设置在隔离层上的n-电极引线区，每个所述LED阵列单元包括n×n独立的LED器件和一个设置在隔离层上的p-电极引线区，LED阵列单元中的n×n个LED器件的正极相连并与p-电极引线区连接；所述LED器件包括从下至上依次设置的n-GaN层、InGaN/GaN多量子阱层、p-GaN层、p-电极和设置在n-GaN层上位于InGaN/GaN多量子阱层一侧的n-电极，所有LED器件的n-电极连为一体；所述隔离层将LED器件的n-电极和p-电极隔离开，所述p-电极上侧中心部分从隔离层的缺口中露出，并与p-电极引线区相连，所述n-电极引线区穿过隔离层与n-电极相连。

进一步的，本发明的GaN基微米级LED阵列中，n-电极能实现背发光。

进一步的，本发明的GaN基微米级LED阵列中，隔离层为SiO₂层。

进一步的，本发明的GaN基微米级LED阵列中，m×m个LED阵列单元分别作为收发端。

进一步的，本发明的GaN基微米级LED阵列中，p-电极和n-电极均为Ni/Au电极，即沉积的金属材料为Ni/Au。

进一步的，本发明的GaN基微米级LED阵列中，所述n-GaN层上，大面积蒸镀金属电极作为反射镜，将光从正面反射回去，同时采用深硅刻蚀打开LED阵列单元背后发光的窗口，利用Ⅲ-Ⅴ族刻蚀减薄LED薄膜厚度，减少模式损耗和增加发光表面的粗糙程度，提高LED阵列单元的出光效率，实现背发光的GaN基微米级LED阵列。