[發明專利]一種垂直結構氮化物RC LED和制備方法

在審

• 申請號: 202010611853.4
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111725367A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 汪煉成;龍林云;高祥;萬榮橋;徐意
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H01L33/10
• 分類號: H01L33/10;H01L33/00
• 代理公司: 長沙永星專利商標事務所(普通合伙) 43001
• 代理人: 周詠;林毓俊

1.一種垂直結構氮化物RC LED，其特征在于，由下到上包括導電襯底、氮化物DBR1、氮化物層1、多量子阱有源區層、氮化物層2、透明導電插入層、氮化物DBR2，所述導電襯底和氮化物DBR2上均設有金屬電極。

2.根據權利要求1所述的垂直結構氮化物RC LED，其特征在于，所述的導電襯底為Si，具有第一導電類型；氮化物層1為n-GaN，具有，第一導電類型；氮化物層2為p-GaN，具有第二導電類型。

3.根據權利要求1所述的垂直結構氮化物RC LED，其特征在于，多量子阱有源區層由多對InGaN量子阱層和GaN量子壘層組成，InGaN量子阱層的厚度為1～3nm，GaN量子壘層的厚度為7～9nm，優選的，InGaN量子阱的In組分為0.15～0.3；透明導電插入層，材料為ITO，厚度為5～10nm。

4.根據權利要求1所述的垂直結構氮化物RC LED，其特征在于，所述的氮化物DBR1和氮化物DBR2都是由Al_xIn_1-x N層和Al_yIn_1-y N層周期循環交替組合而成，其中x≠y，且0x1,0y1。

5.根據權利要求4所述的垂直結構氮化物RC LED，其特征在于，所述的Al_xIn_1-xN層和Al_yIn_1-y N層都會進行摻雜，摻雜元素為Si、Ge、Mg中的一種，摻雜量為質量分數在1％～10％之間。

6.根據權利要求5所述的垂直結構氮化物RC LED，其特征在于，所述氮化物層1和氮化物層2分別具有第一導電類型和第二導電類型。

7.根據權利要求6所述的垂直結構氮化物RC LED，其特征在于，所述的氮化物DBR1和氮化物DBR2的Al_xIn_1-x N/Al_yIn_1-y N的周期對數分別為n1和n2，n1和n2數值范圍為10＜n1，n2＜50，且n2＜n1。

8.權利要求1所述的垂直結構氮化物RC LED，其特征在于，所述的金屬電極為Ti/Al/Ti/Au。

9.一種根據權利要求1～8任意以下所述的垂直結構氮化物RC LED的制備方法，包括以下步驟：

(1)提供具有第一導電類型的導電襯底Si；通過磁控濺射在導電襯底Si制備氮化物DBR1；

(2)在步驟(1)上的DBR1上通過MOCVD方法按順序依次制備氮化物層1、多量子阱有源區層和氮化物層2；

(3)在步驟(2)氮化物2層上，通過磁控濺射法制備透明導電插入層，接著通過控濺射法制備氮化物DBR2；

(4)在步驟(3)上導電襯底和氮化物DBR2上制備金屬電極，完成垂直結構氮化物RC LED的制備。

10.根據權利要求9所述的垂直結構氮化物RC LED的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)和(3)中，磁控濺射氮化物DBR1和氮化物DBR2的工藝是相同的，具體工藝為：

1)濺射Al_xIn_1-xN層的參數為：選擇靶材Al、靶材In和靶材摻雜元素，直流濺射Al，交流濺射In和摻雜元素，濺射時襯底的溫度為190～210℃，濺射壓強為1.3Pa，每層濺射厚度為35～65nm，濺射時，氣氛為Ar和N₂組成的混合氣氛，Ar的通入速度為20sccm，N₂通入速度為20sccm；所述直流濺射Al的功率為75～85W,交流濺射In和摻雜元素的功率為30～50W；

2)濺射Al_yIn_1-yN層的參數為：選擇靶材Al、靶材In和靶材摻雜元素，直流濺射Al，交流濺射In和摻雜元素，濺射時襯底的溫度為190～210℃，濺射壓強為1.0Pa，每層濺射厚度為25～45nm；氣氛為Ar和N₂組成的混合氣氛，Ar的通入速度為10sccm，N₂通入速度為18sccm；所述直流濺射Al的功率為95～105W,交流濺射In和摻雜元素的功率為30～50W。