[发明专利]用于制造自然发射矩阵的方法

说明书

用于制造自然发射矩阵的方法，包括以下步骤：a)提供基础结构(10)，其包括衬底(11)、GaN层(12)、掺杂In(x)GaN层(13)和nid In(x)GaN的外延再生长层(14)，b)在基础结构(10)中构造第一台面(S1)和第二台面(S2)，第一台面(S1)包括GaN层(12)的一部分、掺杂In(x)GaN层(13)和非有意掺杂In(x)GaN的外延再生长层(14)，第二台面(S2)包括掺杂In(x)GaN层(13)的一部分和非有意掺杂In(x)GaN的外延再生长层(14)，c)使第二台面(S2)电化学多孔化，d)在台面上制造叠层以形成以各种波长发射的LED结构。

技术领域

本发明涉及彩色微屏的一般领域。

本发明涉及一种用于制造自然发射矩阵，特别是RGB矩阵的方法。

本发明还涉及一种自然发射矩阵，并且特别地涉及一种RGB矩阵。

本发明应用于许多工业领域，并且特别地应用于基于间距小于10μm 的微型LED的彩色微屏领域。

背景技术

彩色微屏包括蓝色、绿色和红色像素(RGB像素)。

蓝色和绿色像素可以由氮化物材料制成，而红色像素可以由磷化物材料制成。为了在同一衬底上组合这三种类型的像素，通常使用所谓的“选择和放置(pick and place)”技术。然而，在像素小于10μm的微屏的情况下，这种技术不能再使用，这是因为不仅存在对准问题，而且在这种规模上实施这样的技术需要时间。

另一个解决方案在于用量子点(QD)或纳米磷光体来转换颜色。然而，控制这些材料在小像素上的沉积是困难的，并且它们对流动的阻力不够强大。

因此，能够在相同的衬底上用相同族的材料自然地获得三个RGB像素是至关重要的。为此，InGaN是最有前途的材料。事实上，根据其铟浓度，这种材料理论上可以覆盖整个可见光谱。基于InGaN的蓝色微型LED 已经显示出比它们的有机同系物高得多的高亮度。为了发射绿光，LED的量子阱(QW)必须包含至少25％的铟，而为了发射红光，必须具有至少35％的铟。不幸的是，由于InN在GaN中的低混溶性，而且由于GaN上 InGaN有源区生长中固有的高压缩应力，超过20％In的InGaN材料的质量下降。

因此，能够降低基于GaN/InGaN的结构中的总应力是必要的。

为了解决这个问题，已经设想了几种解决方案。

第一种解决方案在于形成纳米结构，比如纳米线或棱锥，以便能够通过自由边缘释放应力。轴向纳米线的生长可以通过分子束外延(MBE)来实现。在实践中，MBE生长中使用的低生长温度导致低内量子效率(IQE)。棱锥使得有可能弯曲位错。特别地，完整的棱锥具有有利于掺入In以及降低有源区的内部电场的半极性平面。对于截顶棱锥，截顶面允许量子阱在 c平面上生长，与沿着完整棱锥的半极性平面的发射相比，这导致更均匀的发射。可替代地，也可以在纤锌矿结构的c面以外的平面上以平面方式进行生长，比如在半极性平面上生长，这更有利于掺入In。

另一种解决方案在于通过使用晶格参数更接近量子阱的InGaN合金的晶格参数的衬底或伪衬底来减小LED结构的有源区中的应力。因此，即使采用平面配置，也可以增加InGaN中In的结合程度。已经表明，当衬底的晶格参数增加时，与具有相同In浓度的应力层相比，内部电场降低，并且量子阱的发射向红色偏移[1]。所获得的InGaN弛豫层使得通过金属有机气相外延(MOVPE)生长III-N异质结构成为可能。然而，目前，据所知，允许这种示范的唯一衬底是来自Soitec的通过Smart Cut^TM技术获得的 InGaNOS伪衬底。