[發明專利]面發射多色發光二極管及其制造方法

無效

• 申請號: 200810236865.2
• 申請日: 2008-12-16
• 公開（公告）號: CN101504961A
• 公開（公告）日: 2009-08-12
• 發明（設計）人: 汪連山;戴科輝
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 王守仁

1.一種面發射多色發光二極管，包括襯底(1)、n型氮化鎵模板層(2)、介質圖案層(3)、有源層(5)和電極，其特征是：在襯底(1)上外延設置n型氮化鎵模板層(2)，在n型氮化鎵模板層(2)的表面設置介質圖案層(3)，在介質圖案層(3)窗口方向暴露出的n型氮化鎵模板層(2)的上面設有凸起的n型氮化鎵脊形條紋(4)，在所述脊形條紋的小面上自下往上依次設置有源層(5)、小面p型氮化鎵層(6)及p型歐姆接觸層(7)，由此構成具有表面為凸起的條紋圖案狀結構的氮化物面發射多色發光二極管。

2.根據權利要求1所述的面發射多色發光二極管，其特征是：介質圖案層(3)窗口方向是指沿氮化鎵晶體的的方向。

3.根據權利要求1所述的面發射多色發光二極管，其特征是：有源層(5)為半極性小面In_xGa_1-xN/GaN多量子阱結構的有源層，其中，x＝0.01～0.6。

4.一種面發射多色發光二極管的制備方法，采用包括以下步驟的方法：

步驟1：在襯底(1)上外延設置n型氮化鎵模板層(2)；

步驟2：在n型氮化鎵模板層(2)的表面沉積介質薄膜，通過光刻和對介質薄膜進行濕法腐蝕實現圖形轉移，獲得介質圖案層(3)，該介質圖案層的窗口處須暴露n型氮化鎵模板層(2)，從而制得圖形氮化鎵模板；

步驟3：將圖形氮化鎵模板放入外延設備反應室中按下述方法進行再生長，

先經過小面控制外延側向過度生長獲得(1122)小面取向的呈凸起的n型氮化鎵脊形條紋(4)，該條紋沿氮化鎵晶體的的方向，然后在所述條紋的小面上先生長小面多量子阱的有源層(5)，再往上生長小面p型氮化鎵層(6)，其中，小面多量子阱是指In_xGa_1-xN/GaN小面多量子阱，x＝0.01～0.6；

步驟4：在小面p型氮化鎵層(6)上面，沉積p型歐姆接觸層(7)；然后在p型歐姆接觸層(7)上面沉積p型電極(9)；

步驟5：在n型氮化鎵模板層(2)上面，沉積n型電極(8)；

經過上述步驟，制備出一種具有表面為凸起的條紋圖案狀的氮化物面發射結構，能夠實現對發光波長進行裁剪、多色光合成和發射包括白光在內的各種顏色光的發光二極管。

5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于：襯底(1)采用藍寶石、碳化硅、硅、絕緣體硅、氧化鋅、尖晶石、鋁酸鋰、氧化鎂、硼化鋯、砷化鎵或氧化鎵。

6.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于：介質圖案層的窗口方向是指沿氮化鎵晶體的的方向，其中，窗口寬度為1～10um，介質條紋寬度為4～16um。

7.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于：介質薄膜的材料是氮化硅或二氧化硅。

8.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于：通過改變小面多量子阱的生長溫度600～780℃和反應室的壓力60～200乇，調節小面多量子阱中各量子阱的參數，使阱寬和銦組分在小面上起伏變化，呈不均勻分布，

在調節所述量子阱的參數時，應使量子阱具有5至6個周期，各個量子阱的阱層寬度為2至5nm，GaN壘層寬度為5至25nm。

9.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于：通過改變生長條件，調節各個單個小面多量子阱中銦的組分，使In_xGa_1-xN/GaN和In_yGa_1-yN/GaN的小面多量子阱結構重疊，x＝0.01～0.6，y＝0.01～0.6，y≠x，

所述生長條件為：小面多量子阱的生長溫度為600～780℃，反應室的壓力60～200乇，生長參數為：銦源摩爾流量除以鎵源摩爾流量和銦源摩爾流量之和之比值介于0.5至0.9999，V族氮源摩爾流量與III族鎵源摩爾流量和銦源摩爾流量之和之比介于800到20000。

10.根據權利要求4至9中任一權利要求所述的制備方法的應用，其特征是：在化合物半導體發光器件和光電器件，或者包括III族氮化物基在內的寬禁帶半導體發光二極管的制造中的用途。