[发明专利]基于c面Al2O3衬底的N面Ⅲ族氮化物的发光二极管

摘要

本发明公开了一种基于c面Al₂O₃衬底的N面Ⅲ族氮化物的发光二极管，主要解决现有LED器件生长步骤繁多，工艺周期长的问题。其自下而上包括：c面Al₂O₃衬底层、10‑40nm厚的高温AlN成核层、700‑2000nm厚的发光层和电极，其中发光层为一层N面Ⅲ族氮化物层，该Ⅲ族氮化物层采用GaN或AlN或AlGaN材料，分别获得发紫外光、极紫外光和深紫外光不同颜色的发光二极管。本发明利用N面Ⅲ族氮化物薄膜内的反型畴代替传统LED的量子阱结构发光，简化了器件结构和制作流程，缩短了工艺周期，可用于照明，显示屏和背光源。

主权项

1.一种基于c面Al2O3衬底的N面Ⅲ族氮化物的发光二极管的制备方法，包括如下步骤：1)热处理：将c面Al2O3衬底置于金属有机化学气相淀积MOCVD反应室中，将反应室的真空度降低到小于2×10‑2Torr；再向反应室通入氢气，在MOCVD反应室压力达到为20‑760Torr条件下，将衬底加热到温度为900‑1200℃，并保持5‑10min，完成对衬底基片的热处理；2)高温氮化：将热处理后的衬底置于温度为1000‑1100℃的反应室，通入流量为3000‑4000sccm的氨气，持续3‑5min进行氮化；3)生长高温AlN成核层：在氮化后的衬底上采用MOCVD工艺在反应室温度为950‑1100℃的条件下，同时通入流量为3000‑4000sccm的氨气和流量为20‑40sccm的铝源，生长厚度为20‑50nm的高温AlN成核层；4)生长N面n型Ⅲ族氮化物层：在高温AlN成核层上采用MOCVD工艺生长厚度为700‑2000nm的N面n型Ⅲ族氮化物层，再采用光刻工艺刻蚀掉部分n型Ⅲ族氮化物层至高温AlN成核层；5)生长N面p型Ⅲ族氮化物层：在n型Ⅲ族氮化物层被刻蚀掉的地方采用MOCVD工艺生长厚度为700‑2000nm的N面p型Ⅲ族氮化物层；之后将反应室温度维持为850℃，在H2气氛下，退火10min；6)沉积电极：采用溅射金属的方法分别在n型Ⅲ族氮化物层上沉积n型电极，在p型Ⅲ族氮化物层沉积p型电极，完成器件制作。