[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

本發明公開了一種垂直結構氮化物RC LED及其制備方法，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。本發明中的氮化物DBR1和氮化物DBR2是利用磁控濺射制備的材料，其晶體結構是多晶甚至非晶的，因此可以減少應力和應力累計。本發明中氮化物DBR1和氮化物DBR2由Al_xIn_1?xN層和Al_yIn_1?yN層周期循環交替組合，可以根據DBR目標反射波長，調節Al_yIn_1?yN/Al_xIn_1?xDBR中Al成分，最大程度的減少對DBR目標反射波長光的吸收。本發明中導電Si襯底上制備導電Al_yIn_1?yN/Al_xIn_1?xN DBR中引入了摻雜元素，可以制備垂直電流注入型RC LED，提高RC LED性能。

技術領域

本發明屬于半導體光電器件技術領域，提出一種垂直結構氮化物RC LED 和制備方法。

背景技術

近年來，氮化物發光二極管(Light Emitting Diode，簡稱LED)作為新一代綠色光源，廣泛應用于照明、背光、顯示、指示等領域。但LED芯片應用與顯示還存在發光方向性差，發光光譜較寬，散熱的問題。諧振腔發光二極管(Resonant Cavity Light EmittingDiode，簡稱RC LED)是一種輻射區在光學腔中的LED。光學腔的諧振波長與有源區的發光波長接近或諧振，因此光學腔也稱為諧振腔，來自諧振腔內部的發光區的自發輻射特性由于諧振腔效應而得到增強。并且通過減薄芯片厚度，精確設計F-P微腔來抑制側壁出光，提高正面出光方向性；減薄芯片厚度抑制導波模式，提高LED的提取效率；利用光干涉效應，篩選滿足干涉相長條件的光頻率，減小LED發光光譜譜寬。具有高發光效率、發光方向性、發光均勻性、發光速度，低發光光譜譜寬的RC LED應用于顯示中，將對應提高Micro-LED顯示的亮度、色彩飽和度、對比度、均勻度、刷新率、顯示閾值和穩定性。

F-P諧振腔RC LED是最常見和最終的一類RC LED，其中兩端DBR反射鏡一般用來構成諧振腔F-P諧振腔。E.F.Schubert早在1994年就在Science報道高效高方向性GaAs基F-P微腔Micro-LED。GaN基F-P微腔主要受限于 Al_xGa_1-xN/GaN DBR材料生長。氮化物DBR一般都只用金屬有機化學氣相沉積 (MOCVD)方法生長，但是由于MOCVD生產所得到的氮化物都是單晶，氮化物DBR層間存在晶格失配，會有較大的應力產生。為了獲得較大的反射率，一般需要生長數十甚至更多的氮化物DBR周期數，應力隨著DBR周期數和厚度增加而不斷積累。當厚度超過應力臨界厚度，將會以位錯形式釋放，降低氮化物DBR的質量，也會對DBR之后的氮化物結構生長，特別是氮化物多量子阱有源區發光造成很不利的影響。中國臺灣交通大學郭浩中，廈門大學張保平教授等課題組通過MOCVD原位生長DBR結合介質DBR轉移或兩次轉移介質DBR 制備適應于GaN基光電器件的F-P微腔，工藝比較復雜。另外，目前不管Al_xGa_1-xN/GaN DBR還是介質DBR都不導電，使得GaN基RC LED的電流必須側向注入，影響RC LED的效率。

發明內容

本發明的目的是提供一種制備方法簡單，效率高的垂直結構氮化物RC LED 結構和制備方法。

本發明這種垂直結構氮化物RC LED，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。