[發明專利]一種基于斜向ZnO納米線/GaN pn結的LED及制備方法

有效

• 申請號: 201710481596.5
• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN107342351B
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 高志遠;趙立歡;張潔;薛曉瑋;鄒德恕
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: H01L33/32
• 分類號: H01L33/32;H01L33/16;H01L33/36;H01L33/40;H01L33/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張立改

1.一種基于斜向ZnO納米線/GaN pn結的LED，其特征在于，n型斜向生長的ZnO納米線陣列生長于p型半極性面(11-22)GaN外延層，斜向ZnO納米線陣列中的空隙被聚合物填充，聚合物填充的斜向ZnO納米線陣列的上面為一層導電薄膜，作為負極，斜向生長的ZnO納米線陣列的頂端伸入到導電薄膜內；正極位于斜向生長的ZnO納米線陣列側旁的p-GaN層臺面上。

2.按照權利要求1所述的一種基于斜向ZnO納米線/GaN pn結的LED，其特征在于，n型斜向生長的ZnO納米線陣列生長于p型半極性面(11-22)GaN外延層結構：最底層為Al₂O₃襯底，在Al₂O₃襯底上依次為未摻雜半極性面(11-22)的GaN外延層、摻Mg半極性面(11-22)的p-GaN外延層，在摻Mg的p型GaN層上生長有n型斜向生長的ZnO納米線陣列。

3.按照權利要求2所述的一種基于斜向ZnO納米線/GaN pn結的LED，其特征在于，n型斜向ZnO納米線陣列與生長平面摻Mg半極性面(11-22)的p-GaN外延層的夾角為30～35度。

4.按照權利要求2所述的一種基于斜向ZnO納米線/GaN pn結的LED，其特征在于，n型斜向ZnO納米線陣列中納米線的尺寸均勻一致，長度和粗細可根據需要調控。

5.按照權利要求2所述的一種基于斜向ZnO納米線/GaN pn結的LED，其特征在于，未摻雜半極性面(11-22)的GaN外延層厚度為2～5μm。

6.按照權利要求2所述的一種基于斜向ZnO納米線/GaN pn結的LED，其特征在于，摻Mg半極性面(11-22)的p-GaN外延層的厚度為0.2～1μm。

7.按照權利要求2所述的一種基于斜向ZnO納米線/GaN pn結的LED，其特征在于，摻Mg半極性面(11-22)的p-GaN外延層的載流子濃度為1～3×10¹⁷cm^-3。

8.制備權利要求1-7任一項所述的一種基于斜向ZnO納米線/GaN pn結的LED的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：在襯底上依次生長未摻雜半極性面(11-22)的GaN層和摻Mg半極性面(11-22)的p-GaN層；

步驟2：采用水熱法在摻Mg半極性面(11-22)的p-GaN層上制備斜向生長的ZnO納米線陣列；

步驟3：在斜向ZnO納米線陣列上旋凃填充透明、絕緣的聚合物；

步驟4：刻蝕聚合物，使斜向ZnO納米線露出頂端部分；

步驟5：在斜向ZnO納米線陣列上制備一層導電薄膜，作為負極；

步驟6：在摻Mg半極性面(11-22)的p-GaN層的上表面一側制備正極，完成斜向ZnO納米線/GaN pn結的LED的制作；

采用水熱法在摻Mg半極性面(11-22)的p-GaN層上制備斜向生長的ZnO納米線陣列：取一定量用于ZnO納米線生長的前體液于水熱反應釜中，將摻Mg半極性面(11-22)的p-GaN層朝下放置，使其漂浮在前體液中，在一定溫度下反應生長斜向ZnO納米線。

9.按照權利要求8的方法，其特征在于，水熱法所使用前體液為鋅鹽和六亞甲基四胺組成的水溶液；所述鋅鹽為Zn(NO₃)₂·6H₂O(六水合硝酸鋅)；所述鋅鹽和六亞甲基四胺的摩爾比為1：1～1：2；所述鋅鹽的濃度為2.5～20mmol/L；所述六亞甲基四胺的濃度為2.5～40mmol/L。

10.按照權利要求8的方法，其特征在于，水熱反應的溫度為70～90℃；所述水熱反應的時間為7～24h。