[發明專利]n型GaN作為電子傳輸層的硅納米晶LED器件及其制備方法

有效

• 申請號: 202110287323.3
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN113517376B
• 公開（公告）日: 2023-02-10
• 發明（設計）人: 于志遠;陸明
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H01L33/06
• 分類號: H01L33/06;H01L33/14;H01L33/18;H01L33/34;H01L33/00
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

1.一種n型GaN作為電子傳輸層的硅納米晶LED器件，其特征在于，結構包括從上到下依次排布的：正面電極、電子傳輸層、硅納米晶發光層、正面黑硅層、硅襯底、背面電極；其中：

所述硅襯底，采用P型硅；硅片尺寸范圍為10×10×0.1 mm³～ 150×150×0.675mm³，摻雜濃度為1×10¹⁵～1×10²⁰cm-3，電阻率為0.01～1000 Ω·cm-1；

所述電子傳輸層，為Si摻雜GaN（n-GaN），載流子濃度為1E16～1E19，厚度為1nm～10μm；

所述黑硅層，其納米孔深度為100～2000 nm，直徑為50～2000 nm；

所述正面電極層，其材料為ITO透明導電薄膜，厚度為1～200nm；

所述背面電極，其材料選自鋁、鎳、鍺、金、銀、銅、鉑，厚度為1nm～10μm；

所述硅納米晶發光層，由HSQ在氮氫混合氣（其中氫氣占比1%～20%）中經100～1500℃高溫退火形成。

2.一種如權利要求1所述硅納米晶LED器件的制備方法，其特征在于，具體步驟為：

（1）在硅襯底上制備正面黑硅層；

（2）在正面黑硅層上制備硅納米晶層；

（3）在硅納米晶上制備n-GaN，作為電子傳輸層；

（4）在硅襯底正面與背面分別制備正面電極、背面電極，并高溫退火以形成歐姆接觸；

步驟（1）中所述制備黑硅層的方法為：將硅襯底浸潤在氫氟酸、過氧化氫、水的混合溶液中進行腐蝕；腐蝕時間范圍5秒～600秒；化學腐蝕中添加有催化劑，所述催化劑選自金屬銀、金、鉑、銅；

步驟（2）中所述制備硅納米晶膜層，采用甩膠高溫退火的方法，具體是將溶于MIBK中的HSQ溶液滴在硅襯底上，用勻膠機甩膠，然后在100～1500℃高溫條件下，在氮氫混合氣中退火10min～10h；其中，HSQ溶液的質量濃度為1%～15%；氮氫混合氣中，氫氣占比1%～20%；

步驟（3）中所述制備n-GaN電子傳輸層，采用金屬有機化學氣相沉積或者分子束外延的方法，沉積厚度為1nm～10μm；

步驟（4）中所述制備電極方法采用電子束蒸發、熱蒸發、磁控濺射或脈沖激光沉積；正面電極采用ITO透明電極，厚度為1nm～200nm；背面電極材料選自鋁、鎳、鍺、金、銀、銅、鉑；厚度為1nm～10μm；退火方式采用熱退火、激光退火、快速熱退火或真空退火；退火時氣氛采用N₂、Ar、氮氫混合氣或真空，氮氫混合氣中氫氣占比1%～20%；退火溫度為200攝氏度～700攝氏度。