[發明專利]基于納米圖形的藍綠量子點發光二極管及制備方法

有效

• 申請號: 201910169560.2
• 申請日: 2019-03-06
• 公開（公告）號: CN110098292B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 周小偉;訾亞麗;王燕麗;李培咸;許晟瑞;馬曉華;郝躍
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L33/06
• 分類號: H01L33/06;H01L33/24;H01L33/32;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

本發明公開了一種基于納米圖形的藍綠量子點發光二極管及制備方法，主要解決現有藍綠量子點發光二極管電荷傳輸效率低，表面缺陷多的問題。其自下而上包括：襯底層(1)、n型GaN層(2)、In_xGa_1?xN單量子點層(3)和p型GaN層(4)，該n型GaN層上設有直徑為20?200nm，高度為3?30nm，且分布均勻的納米圖形，該In_xGa_1?xN單量子點層位于納米圖形上。本發明與傳統量子點發光二極管相比，使用氧化硅納米球陣列為掩模，通過ICP蝕刻技術得到均勻分布的納米圖形，在納米圖形上直接生長量子點，提高了電荷傳輸效率，降低了表面位錯，能得到高效的藍綠量子點發光二極管，可用于藍綠光發光設備中。

技術領域

本發明屬于半導體技術領域，特別涉及一種量子點發光二極管，可用于藍綠光發光設備中。

背景技術

由于尺寸效應、量子限域效應、宏觀量子隧道效應和表面效應等獨特的量子效應，量子點展現出許多不同于宏觀體材料的物理化學性質，在非線性光學、磁介質、催化、醫學及功能材料等方面具有極為廣闊的應用前景。特別是半導體量子點因其在單電子器件、存儲器以及各種光電器件等方面的應用，使其生長和性質成為當今研究的熱點。

在半導體量子點器件中，藍綠量子點發光二極管作為常見的光電器件，其結構通常包括襯底、電子傳導層、量子點發光層和空穴傳導層，其中量子點發光層常為通過化學溶液得到的膠狀量子點，由于膠狀量子點中有機體的存在使得電荷傳輸效率低，能級不易控制，且表面缺陷多，嚴重影響了發光二極管的光電性能。

發明內容

本發明的目的在于針對傳統藍綠量子點發光二極管的不足，提出一種基于納米圖形的藍綠量子點發光二極管及制備方法，以提高量子點發光層的電荷傳輸效率，減少表面缺陷，獲得到高效的藍綠量子點發光二極管。

為實現上述目的，本發明的基于納米圖形的藍綠量子點發光二極管，自下而上包括：襯底層、n型GaN層、InxGa1-xN單量子點層和p型GaN層，其特征在于：在n型GaN層上設有直徑為20-200nm、高度為3-30nm，且分布均勻的納米圖形，In_xGa_1-xN單量子點層位于納米圖形上，以提高量子點的電荷傳輸效率，減少表面位錯密度。

作為優選，所述的In_xGa_1-xN單量子點層，厚度為5-50nm，In含量x的調整范圍為0.15-0.5。

作為優選，所述的p型GaN層的厚度為100-400nm，摻雜濃度為5×10¹⁷cm^-1-5×10¹⁸cm^-1。

作為優選，所述的納米圖形的n型GaN結構的厚度為2000-4000nm，摻雜濃度調整范圍為6×10¹⁷cm^-1-6×10¹⁸cm^-1。

作為優選，所述的襯底層采用藍寶石或硅或碳化硅。

為實現上述目的，本發明基于納米圖形的藍綠量子點發光二極管的制備方法，包括如下步驟：

1)在MOCVD反應爐中，對襯底進行加熱預處理，加熱溫度為1100-1300℃；

2)在預處理后的襯底上利用MOCVD設備生長2000-4000nm的n型GaN層；

3)在n型GaN層上使用提拉法或者旋轉涂布法得到表面帶有納米球陣列的n型GaN層，納米球的直徑為20-200nm，納米球溶液濃度為5％-15％；

4)在表面帶有納米球陣列的n型GaN層上利用ICP蝕刻技術得到帶有納米圖形的n型GaN層，其中蝕刻厚度為3-30nm，刻蝕之后在去膠液和配置的HF酸溶液中將納米球清洗掉；