[发明专利]基于纳米线结构的高效发光二极管的制备方法

摘要

本发明公开了一种基于纳米线结构的高效发光二极管及制备方法，主要解决传统LED中空穴注入效率不高而引起的发光效率低的问题。其包括：c面蓝宝石衬底层(1)、高温AlN成核层(2)、n型GaN层(3)、Al_xGa_1‑xN/Al_yGa_1‑yN多量子阱(4)、p型GaN层(5)和电极(6)，其中多量子阱包括五个周期，Al含量x和y由镓源和铝源的流量控制，以获得不同波长的LED，之后利用金属在高温下的蠕变现象形成金属球作为阻挡层，在量子阱上以均匀间隔刻蚀纳米槽，使p型GaN层镶嵌生长在纳米槽内，以提高p型GaN和量子阱的接触面积，有利于空穴的注入，本发明提高了发光效率，可用于紫外及深紫外发光二极管的制作。

主权项

1.一种基于纳米线的高效发光二极管的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：1)热处理：将c面蓝宝石衬底经过清洗之后，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层：在氮化后的衬底上采用MOCVD工艺生长厚度为20‑50nm的高温AlN成核层；4)生长n型GaN层：在AlN成核层上采用MOCVD工艺生长厚度为700‑750nm的n型GaN层；5)生长AlxGa1‑xN/AlyGa1‑yN多量子阱结构：5a)在n型GaN层上采用MOCVD工艺生长五个周期的AlxGa1‑xN/AlyGa1‑yN量子阱，每个周期的单层AlxGa1‑xN阱层和AlyGa1‑yN垒层的厚度分别为20‑40nm和60‑80nm，Al含量x和y的调整范围分别为0.1‑0.6和0.3‑0.75；5b)采用光刻工艺刻蚀掉部分多量子阱至n型GaN层；6)淀积金属层：6a)在AlxGa1‑xN/AlyGa1‑yN多量子阱上采用MOCVD的方法淀积一层厚度为10‑20nm的金属；6b)将反应室温度升高至500‑600℃，使淀积的金属发生蠕变现象，聚集成分布基本均匀的小球，作为刻蚀的阻挡层；6c)采用湿法刻蚀技术，将阻挡层之外的量子阱区域刻蚀掉50‑80nm的深度；6d)利用氢氟酸溶液处理金属球，以去掉表面淀积的金属层；7)生长p型GaN层：在被刻蚀的量子阱表面生长厚度为700‑750nm的p型GaN层，之后将反应室温度维持在850‑950℃，在H2气氛下，退火5‑10min；8)淀积电极：采用溅射金属的方法分别在n型GaN层上沉积n型电极，在p型GaN层沉积p型电极，完成对发光二极管的制作。