[实用新型]一种垂直结构ZnO基LED芯片

说明书

本实用新型公开了一种垂直结构ZnO基LED芯片,包括：由下至上依次排列的作为p型电极的金属Al反射电极、p型ZnxMg1‑xO衬底层、i型Al2O3薄膜层、n型ZnO薄膜层和n型电极。采用高质量的p型ZnxMg1‑xO衬底层，解决了难以制备高质量p型ZnO的困难，可以在较大程度上提高LED的光效，LED芯片结构简单，简化了工艺，采用垂直结构，使用金属Al反射电极，对光具有极强的反射作用，有利于提高出光效率。

技术领域

本实用新型涉及一种LED芯片结构，特别是一种垂直结构ZnO基LED芯片。

背景技术

发光二极管(LED)具有节能、环保、寿命长等众多优点，是未来照明和显示的必然发展趋势。目前，LED大多是基于GaN半导体材料的。然而，GaN材料由于制造设备相对昂贵、资源有限、薄膜外延困难等问题限制其持续性发展。因此及时研发下一代LED半导体材料是十分必要和急迫的。ZnO半导体材料的激子束缚能高达60meV，远远大于GaN的(25meV)，有利于实现室温下的激光发射，且具有外延生长温度低、成膜性能好、原材料丰富、无毒等优点，且ZnO的制备及其器件应用研究也成为近年来的热点。

但ZnO的内部点缺陷非常多，对p型掺杂的补偿效应非常大，因而高质量p型掺杂ZnO制备十分困难。目前一般是通过在p型GaN薄膜上外延n型ZnO薄膜，但二者之间的界面存在非常多的点缺陷，严重影响发光效率，且外延结构复杂。为了促进ZnO基LED的发展，采用一种简单而有效的方案来提高ZnO基LED的性能显得极为重要。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种垂直结构ZnO基LED芯片，结构简单，在生产时能简化工序，降低对生产设备的要求，有效提高LED的出光效率。

本实用新型解决其问题所采用的技术方案是：

一种垂直结构ZnO基LED芯片，包括：由下至上依次排列的作为p型电极的金属Al反射电极、p型ZnxMg1-xO衬底层、i型Al2O3薄膜层、n型ZnO薄膜层和n型电极。采用高质量的p型ZnxMg1-xO衬底层，解决了难以制备高质量p型ZnO的困难，可以在较大程度上提高ZnO基LED的光效，该LED芯片结构简单，简化了工艺,采用垂直结构，使用金属Al反射电极，对光具有极强的反射作用，有利于提高LED的出光效率。

优选地，所述p型ZnxMg1-xO衬底层中x取值范围为：0<x<0.3。

进一步，所述i型Al2O3薄膜层包含一层Ag纳米层。通过Ag纳米层抑制缺陷辐射，提高带边发射，同时利用Ag纳米层的反射特性，增强出光效率，从而有效提高LED的出光效率。

进一步，所述i型Al2O3薄膜层厚度为2-15nm。

进一步，所述n型ZnO薄膜层厚度为300-1500nm。

优选地，所述n型电极选用Al单晶或者Cu单晶材料。直接使用Al单晶或者Cu单晶作为支撑衬底，同时起到n电极的作用，而且金属散热性能非常好，有利于实现超大功率LED芯片。