[发明专利]一种微纳米激光二极管的制备方法

摘要

本发明公开了一种微纳米激光二极管的制备方法，该方法首先在P型氮化镓(GaN)薄膜表面旋涂一层P型聚合物半导体薄膜，如聚乙烯基咔唑(PVK)、聚芴（PF）、聚对苯乙烯撑(PPV)、聚-3烷基噻吩(P3HT)及其衍生物等P型半导体聚合物，然后将单根氧化锌(ZnO)微米棒集成在旋涂p型半导体聚合物的p型GaN薄膜表面形成异质结，然后在集成有ZnO微米棒的p型GaN表面制备一层绝缘薄膜（如：聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚二甲基硅氧烷(PDMS),二氧化硅(SiO2),三氧化二铝(Al2O3)等有机或者无机透明绝缘材料），接着采用反应离子刻蚀或者光刻技术把ZnO微米棒表面刻蚀出来，最后分别在GaN和ZnO微米棒表面制备具有欧姆接触的金属电极，构成完整的器件。

主权项

一种微纳米激光二极管的制备方法，其特征在于该制备方法为：第一步：将纯度均为99.99%的ZnO粉末和碳粉末按照质量比1:1混合研磨，取该混合物填入陶瓷舟内；将与陶瓷舟开口面积大小接近的硅片经丙酮、无水乙醇和去离子水依次超声清洗后，用氮气冲干后，将硅片抛光面朝下覆盖与陶瓷舟上方；随后将陶瓷舟推入温度为1000～1200摄氏度的管式炉中；经过30～60分钟反应，ZnO微米棒阵列生长于硅片表面，或或采用水热法制备ZnO微米棒阵列；第二步：将p型GaN经过丙酮、无水乙醇和去离子水依次超声清洗后，用氮气吹干， 配制0.1～0.5 mg/mL  p型有机聚合物氯仿溶液，旋涂于p型GaN表面；旋涂速度在2秒钟内由静止状态加速至设定转速2000～4000转/分钟，随后保持该转速10～20秒钟，形成厚度约20～30纳米的p型聚合物薄膜；第三步：从ZnO微米棒阵列中分离出单根ZnO微米棒，将之平放集成至p型聚合物薄膜表面，该层薄膜起到了将上层ZnO微米棒和下层p型GaN有效地连接在一起形成pn结；第四步：采用有机聚合物透明绝缘材料：配制4～10 mg/mL PMMA或PDMS有机透明绝缘聚合物氯仿溶液，将之旋涂于第三步制备好的样品表面，旋涂速度在2秒钟内由静止状态加速至设定转速2000～4000转/分钟，随后保持该转速20～30秒钟，形成厚度约5～8微米的PMMA或PDMS有机透明绝缘薄膜；或：采用无机透明绝缘材料：利用磁控溅射或者其他设备在第三步制备好的样品表面镀上一层SiO2或Al2O3无机透明绝缘层薄膜，厚度为5～8微米；第五步：对于第四步制备好的覆盖有约5～8微米PMMA或PDMS有机透明绝缘薄膜或者SiO2或Al2O3无机透明绝缘薄膜的样品，采用反应离子刻蚀或光刻技术，对透明绝缘薄膜进行刻蚀，刻蚀厚度约1～2微米，这样可将ZnO微米棒表面暴露出来；第六步：通过电子束烝镀方法，在p型GaN表面制备Ni/Au薄膜形成欧姆接触电极，在ZnO微米棒表面制备20～30 纳米厚度In薄膜形成欧姆接触电极；最后形成n‑ZnO 微米棒/p型聚合物缓冲层/p‑GaN异质结微激光器;第七步：将制得的pn结器件进行电学性质测量，并测量电泵浦激光光谱。