[發明專利]一種基于N-ZnO/N-GaN/N-ZnO異質結的雙向紫外發光二極管及制備方法

有效

• 申請號: 201910338046.7
• 申請日: 2019-04-25
• 公開（公告）號: CN110137316B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 徐春祥;劉威;石增良;李竹新
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/08;H01L33/26
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王安琪

1.一種基于N-ZnO/N-GaN/N-ZnO異質結的雙向紫外發光二極管，其特征在于，包括：N-ZnO微米線、N型GaN薄膜、PMMA保護層和合金電極；N型GaN薄膜上平鋪兩根N-ZnO微米線，旋涂PMMA保護層固定N-ZnO微米線，分別在不同的N-ZnO微米線上制備合金電極；N-ZnO微米線的電子濃度為10¹⁶-1 0¹⁹/cm³，電子遷移率為5-40cm²/V·s。

2.如權利要求1所述的基于N-ZnO/N-GaN/N-ZnO異質結的雙向紫外發光二極管，其特征在于，N型GaN薄膜厚度為0.5-10μm，電子濃度為10¹⁷-10¹⁹/cm³，電子遷移率為20-100cm²/V·s。

3.如權利要求1所述的基于N-ZnO/N-GaN/N-ZnO異質結的雙向紫外發光二極管，其特征在于，電極均位于N-ZnO微米線上，是Ni/Au合金電極或者Ti/Au合金電極。

4.一種基于N-ZnO/N-GaN/N-ZnO異質結的雙向紫外發光二極管的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)將純度均為99.97-99.99％的ZnO粉末和500nm-2000nm的碳粉末按照質量比1:1-1:1.3混合研磨，填入陶瓷舟內；將襯底切成3.2cm×3cm，使用丙酮和無水乙醇混合溶液進行超聲清洗，并用氮氣吹干，作為生長襯底，放入兩端開口的長度20cm、直徑8cm的石英管，將清洗好的襯底放置距管口10cm位置處的石英管內；將石英管整體水平推入管式爐中高溫反應，并通入150sccm氬氣和15sccm氧氣；襯底為硅片或者藍寶石片；

(2)經過反應后，將N-GaN襯底經過丙酮和無水乙醇和去離子水依次超聲清洗后，用氮氣吹干；

(3)從步驟(1)中的反應物中挑出兩根N-ZnO微米線，將兩根N-ZnO微米線平鋪在N-GaN薄膜上，旋涂PMMA保護層固定N-ZnO微米線，至PMMA保護層漫過N-ZnO微米線，在烘干臺上使PMMA保護層凝固，然后利用O₂將PMMA保護層刻蝕至N-ZnO微米線露出，分別在不同的N-ZnO微米線上制備合金電極；

(4)將步驟(3)最后生成的N-ZnO/N-GaN/N-ZnO異質結發光二極管進行電學性質測量，并測量電泵浦發光光譜。

5.如權利要求4所述的基于N-ZnO/N-GaN/N-ZnO異質結的雙向紫外發光二極管的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，高溫反應的溫度為1000-1100℃，反應時間為90-180分鐘。

6.如權利要求4所述的基于N-ZnO/N-GaN/N-ZnO異質結的雙向紫外發光二極管的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，鍍金屬的方法為磁控濺射、熱蒸發或者電子束蒸鍍方法，厚度為20-60nm。