[發(fā)明專利]垂直結(jié)構(gòu)近紫外發(fā)光二極管及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910018370.0
• 申請(qǐng)日: 2019-01-09
• 公開（公告）號(hào): CN109841714B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王永進(jìn);王帥;倪曙煜;袁佳磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L33/20
• 分類號(hào): H01L33/20;H01L33/46;H01L33/00
• 代理公司: 上海盈盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31294
• 代理人: 孫佳胤;陳麗麗

本發(fā)明涉及照明、顯示和光通信領(lǐng)域，尤其涉及一種垂直結(jié)構(gòu)近紫外發(fā)光二極管及其制備方法。所述垂直結(jié)構(gòu)近紫外發(fā)光二極管，包括：導(dǎo)電襯底，所述導(dǎo)電襯底具有第一表面以及與所述第一表面相對(duì)的第二表面；金屬反射層，位于所述第一表面；氮化物外延層，位于所述金屬反射層表面，包括沿垂直于所述導(dǎo)電襯底的方向依次疊置的P型GaN層、量子阱層、準(zhǔn)備層和N型AlGaN層，所述氮化物外延層的厚度小于近紫外光的波長(zhǎng)；N型電極，位于所述N型AlGaN層表面；P型電極，位于所述第二表面。本發(fā)明提降低了發(fā)光二極管內(nèi)部的吸收損耗，大幅度提高了出光效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及照明、顯示和光通信領(lǐng)域，尤其涉及一種垂直結(jié)構(gòu)近紫外發(fā)光二極管及其制備方法。

背景技術(shù)

發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，LED)具有體積小、效率高、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在照明、顯示和光通信領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。傳統(tǒng)的發(fā)光二極管以藍(lán)寶石為生長(zhǎng)襯底。然而，由于藍(lán)寶石襯底不導(dǎo)電，所以傳統(tǒng)的發(fā)光二極管通常是采用電極在同一側(cè)的橫向結(jié)構(gòu)。這種橫向結(jié)構(gòu)至少存在以下兩個(gè)方面的缺點(diǎn)：一方面，電流在N型層中橫向流動(dòng)不等距，存在電流擁堵現(xiàn)象，導(dǎo)致發(fā)光二極管器件局部發(fā)熱量較高，影響器件性能；另一方面，藍(lán)寶石襯底的導(dǎo)熱性較差，限制了發(fā)光二極管器件的散熱，影響發(fā)光二極管器件的使用壽命。為了克服橫向發(fā)光二極管器件的缺陷，現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)了垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管。

然而，在現(xiàn)有的垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管中，由于厚膜的限制，存在許多光學(xué)約束模式(Confined Mode)。當(dāng)電子注入、垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管發(fā)光時(shí)，大部分出射光會(huì)被限制在發(fā)光二極管外延層的厚膜中，造成膜內(nèi)傳輸、吸收，極大的降低了發(fā)光二極管的出光效率。

因此，如何避免發(fā)光二極管器件的厚度對(duì)出射光線的約束，以提高發(fā)光二極管的出光效率，是目前亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明垂直結(jié)構(gòu)近紫外發(fā)光二極管及其制備方法，用于解決現(xiàn)有的近紫外發(fā)光二極管出光效率低的問(wèn)題。

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種垂直結(jié)構(gòu)近紫外發(fā)光二極管，包括：

導(dǎo)電襯底，所述導(dǎo)電襯底具有第一表面以及與所述第一表面相對(duì)的第二表面；

金屬反射層，位于所述第一表面；

氮化物外延層，位于所述金屬反射層表面，包括沿垂直于所述導(dǎo)電襯底的方向依次疊置的P型GaN層、量子阱層、準(zhǔn)備層和N型AlGaN層，所述氮化物外延層的厚度小于近紫外光的波長(zhǎng)；

N型電極，位于所述N型AlGaN層表面；

P型電極，位于所述第二表面。

優(yōu)選的，所述氮化物外延層的厚度在300nm以下。

優(yōu)選的，還包括位于所述導(dǎo)電襯底與所述金屬反射層之間的NiSn鍵合層。

優(yōu)選的，所述垂直結(jié)構(gòu)近紫外發(fā)光二極管呈臺(tái)階狀結(jié)構(gòu)；所述臺(tái)階狀結(jié)構(gòu)包括下臺(tái)階以及由所述氮化物外延層構(gòu)成的上臺(tái)階；所述下臺(tái)階包括所述P型電極、所述導(dǎo)電襯底與所述金屬反射層，且所述下臺(tái)階沿平行于所述導(dǎo)電襯底的方向突出于所述上臺(tái)階。

優(yōu)選的，所述P型GaN層的厚度為80nm～100nm，所述量子阱層的厚度為98nm～118nm，所述準(zhǔn)備層的厚度為95nm～115nm。

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明還提供了一種垂直結(jié)構(gòu)近紫外發(fā)光二極管的制備方法，包括如下步驟：

鍵合一生長(zhǎng)襯底和一導(dǎo)電襯底，所述生長(zhǎng)襯底表面具有氮化物外延層和金屬反射層，所述氮化物外延層包括沿垂直于所述生長(zhǎng)襯底的方向依次疊置的緩沖層、未摻雜的GaN層、N型AlGaN層、準(zhǔn)備層、量子阱層、P型GaN層，所述金屬反射層位于所述P型GaN層表面；所述導(dǎo)電襯底包括第一表面以及與所述第一表面相對(duì)的第二表面，所述第二表面具有P型電極；