[發明專利]基于納米線結構的高效發光二極管的制備方法

有效

• 申請號: 201710610925.1
• 申請日: 2017-09-05
• 公開（公告）號: CN107394022B
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發明（設計）人: 張進成;杜金娟;許晟瑞;呂玲;郝躍;李培咸;陶鴻昌;林志宇;張金風
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L33/20
• 分類號: H01L33/20;H01L33/00;B82Y40/00
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

1.一種基于納米線的高效發光二極管的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：

1)熱處理：

將c面藍寶石襯底經過清洗之后，置于金屬有機化學氣相淀積MOCVD反應室中，將反應室的真空度降低到小于2×10^-2Torr；再向反應室通入氫氣，在MOCVD反應室壓力達到為20-760Torr條件下，將襯底加熱到溫度為900-1200℃，并保持5-10min，完成對襯底基片的熱處理；

2)高溫氮化：

將熱處理后的襯底置于溫度為1000-1100℃的反應室，通入流量為3000-4000sccm的氨氣，持續3-5min進行氮化；

3)生長高溫AlN層：

在氮化后的襯底上采用MOCVD工藝生長厚度為20-50nm的高溫AlN成核層；

4)生長n型GaN層：

在AlN成核層上采用MOCVD工藝生長厚度為700-750nm的n型GaN層；

5)生長Al_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN多量子阱結構：

5a)在n型GaN層上采用MOCVD工藝生長五個周期的Al_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN量子阱，每個周期的單層Al_xGa_1-xN阱層和Al_yGa_1-yN壘層的厚度分別為20-40nm和60-80nm，Al含量x和y的調整范圍分別為0.1-0.6和0.3-0.75；

5b)采用光刻工藝刻蝕掉部分多量子阱至n型GaN層；

6)淀積金屬層：

6a)在Al_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN多量子阱上采用MOCVD的方法淀積一層厚度為10-20nm的金屬；

6b)將反應室溫度升高至500-600℃，使淀積的金屬發生蠕變現象，聚集成分布基本均勻的小球，作為刻蝕的阻擋層；

6c)采用濕法刻蝕技術，將阻擋層之外的量子阱區域刻蝕掉50-80nm的深度；

6d)利用氫氟酸溶液處理金屬球，以去掉表面淀積的金屬層；

7)生長p型GaN層：

在被刻蝕的量子阱表面生長厚度為700-750nm的p型GaN層，之后將反應室溫度維持在850-950℃，在H₂氣氛下，退火5-10min；

8)淀積電極：

采用濺射金屬的方法分別在n型GaN層上沉積n型電極，在p型GaN層沉積p型電極，完成對發光二極管的制作。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟3)中采用的MOCVD工藝，是對反應室設置如下條件參數：

反應室溫度為950-1100℃，

保持反應室壓力為20-60Torr，

向反應室中同時通入流量為3000-4000sccm的氨氣和流量為20-40sccm的鋁源。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟4)中采用的MOCVD工藝，是對反應室設置如下條件參數：

反應室溫度為950-1100℃，

保持反應室壓力為20-60Torr，

向反應室同時通入流量為2500-3000sccm的氨氣、流量為150-180sccm的鎵源和流量為10-20sccm的硅源這三種氣體。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟5a)中采用的MOCVD工藝，是對反應室設置如下條件參數：

反應室溫度為950-1100℃，

保持反應室壓力為20-60Torr，

向反應室中同時通入流量為1000-1200sccm的氮源、流量為40-80sccm的鎵源和流量為160-200sccm的鋁源這三種氣體。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟7)采用的MOCVD工藝，是對反應室設置如下條件參數：

反應室溫度為950-1100℃，

保持反應室壓力為20-60Torr，

向反應室同時通入流量為2500-3000sccm的氨氣、流量為150-180sccm的鎵源和流量為100-120sccm的鎂源這三種氣體。