[發明專利]電注入三維GaN核殼結構Nano-LED及制造方法

有效

• 申請號: 201911308732.6
• 申請日: 2019-12-18
• 公開（公告）號: CN110993755B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 劉宏偉;王鑫煒;高克;牛萍娟;張贊允;王迪
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: H01L33/06
• 分類號: H01L33/06;H01L33/14;H01L33/32;H01L33/00
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標代理有限公司 12101
• 代理人: 蒙建軍

1.一種電注入三維GaN核殼結構Nano-LED，其特征在于：藍寶石襯底上刻蝕N型GaN納米柱；在N型GaN納米柱的底部和頂部制備SiO₂層或SiN_x鈍化層；在N型GaN納米柱側壁外延生長N型GaN得到的六方對稱N型GaN晶柱；在六方對稱N型GaN晶柱側壁上生長In_xGa_(1-x)N/GaN多量子阱和P型Al_xGa_(1-x)N漸變Al 組分電子阻擋層；在P型Al_xGa_(1-x)N漸變Al 組分電子阻擋層外生長P型GaN；在P型GaN外部外延生長N型重摻雜GaN層；在N型重摻雜GaN層外淀積透明ITO電極。

2.一種制造權利要求1所述電注入三維GaN核殼結構Nano-LED的方法，包括如下步驟：

步驟101、在藍寶石襯底上生長N型GaN；

步驟102、在N型GaN上自上而下干法刻蝕得到N型GaN納米柱；

步驟103、在N型GaN納米柱底部和頂部制備SiO₂層或SiN_x鈍化層；

步驟104、在N型GaN納米柱側壁生長N型GaN，得到的六方對稱N型GaN晶柱；

步驟105、在六方對稱N型GaN晶柱側壁上生長In_xGa_(1-x)N/GaN多量子阱和P型Al_xGa_(1-x)N漸變Al 組分電子阻擋層；

步驟106、在P型Al_xGa_(1-x)N漸變Al 組分電子阻擋層外生長P型GaN；

步驟107、在P型GaN外部外延生長N型重摻雜GaN；

步驟108、在N型重摻雜GaN外淀積透明ITO電極。

3.根據權利要求2所述電注入三維GaN核殼結構Nano-LED的制造方法，所述步驟101具體過程為：

藍寶石襯底上外延生長GaN非摻雜緩沖層，在GaN非摻雜緩沖層上外延生長N型GaN，N型GaN生長晶面為c面，N型GaN厚度范圍是1μm～5μm，摻雜濃度由下而上漸變增加，濃度變化范圍為1×10¹⁸cm^-3至1×10¹⁹cm^-3。

4.根據權利要求2所述電注入三維GaN核殼結構Nano-LED的制造方法，所述步驟102具體過程為：

在步驟101得到的N型GaN上自上而下干法刻蝕直徑范圍為200nm-500nm的N型GaN納米柱，刻蝕得到N型GaN納米柱高度1μm～5μm，在襯底N型GaN上形成N-GaN納米柱陣列。

5.根據權利要求2所述電注入三維GaN核殼結構Nano-LED的制造方法，所述步驟103具體過程為：

在步驟102得到的N型GaN納米柱底部和頂部制備SiO₂層或SiN_x鈍化層，鈍化位置為N型GaN納米柱底層和頂層，鈍化層厚度范圍是30nm～100nm。

6.根據權利要求2所述電注入三維GaN核殼結構Nano-LED的制造方法，所述步驟104具體過程為：

在步驟103上下鈍化的N型GaN納米柱側壁外延生長N-GaN，N-GaN生長厚度范圍是50nm～100nm，摻雜濃度為1.5×10¹⁸cm^-3，形成六方對稱N型GaN晶柱，六方對稱N型GaN晶柱側壁為非極化m面。