[發(fā)明專利]一種抑制SRH非輻射復合的Micro LED器件及制備方法

在審

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• 申請日: 2021-07-29
• 公開（公告）號: CN113594329A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發(fā)明（設計）人: 張紫輝;張沐垚;李青;張勇輝;杭升;鄭權
• 申請（專利權）人: 河北工業(yè)大學;東旭集團有限公司
• 主分類號: H01L33/44
• 分類號: H01L33/44;H01L33/14;H01L27/15;H01L33/00
• 代理公司: 天津翰林知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 趙鳳英

本發(fā)明為一種抑制SRH非輻射復合的MicroLED器件及制備方法。該器件的外延結構沿著外延生長方向依次包括襯底、緩沖層、第一N?型半導體材料層和第二N?型半導體材料層；第二N?型半導體材料層上依次覆蓋有多量子阱層、P?型電流阻擋層、P?型半導體材料傳輸層；每個P?型半導體材料傳輸層的中心覆蓋有P?型重摻雜半導體材料傳輸層；P?型半導體材料傳輸層上的非P?型重摻雜半導體材料傳輸層區(qū)域，覆蓋有絕緣限制層，絕緣限制層和半導體材料傳輸層的上表面，為電流擴展層。本發(fā)明可實現(xiàn)更好的電流限制作用，降低MicroLED器件側壁缺陷引起的SRH非輻射復合，提高器件的空穴注入效率和外量子效率(EQE)。

技術領域

本發(fā)明的技術方案涉及半導體器件,具體地說是一種微型半導體發(fā)光二極管(Micro LED)及其制備方法。

背景技術

當前，由于智能手機、平板電腦的快速更迭以及高分辨率顯示設備的需求增加，人們對高性能顯示器的需求越來越大。自上世紀末至今，顯示技術一直在不斷發(fā)展。現(xiàn)如今，主流的顯示屏幕主要分為兩種：一種是液晶顯示器(LCD)，它具有壽命長、成本低、便攜度高以及亮度高的特點，但是存在轉換效率差以及色彩飽和度和對比度低的問題；另一種是有機發(fā)光二極管(OLED)技術，OLED具有自發(fā)光和高對比度的特性，但在亮度以及使用壽命上還存有一定的缺陷。為了彌補LCD和OLED顯示技術的不足，在亮度、壽命、分辨率和效率等方面更具備優(yōu)勢性的Micro LED(μLED)成為顯示領域的研究熱點。

Micro LED的應用主要集中在智能手表、便攜式顯示、筆記本電腦、微型投影顯示器、增強現(xiàn)實(AR)和虛擬現(xiàn)實(VR)等新興顯示技術上。但由于μLED的尺寸很小，只有幾十微米，甚至幾微米，因此隨著μLED芯片的單個像素點尺寸的減小，在器件表面缺陷引起的非輻射(SRH)復合對器件的外量子效率的影響愈發(fā)嚴重。

μLED在器件制備過程中，會不可避免地在器件的側壁表面區(qū)域引入缺陷，這些缺陷會在器件中引入大量的缺陷能級，進而使參與非輻射復合的載流子濃度增加，從而導致參與輻射復合的載流子濃度降低，最終降低了器件的外部量子效率(EQE)。同時，器件側壁表面缺陷產(chǎn)生漏電通道，使器件中部分的載流子向器件邊緣擴散，致使器件的漏電流增加，影響了器件的可靠性。

發(fā)明內容

針對當前技術中存在的不足，本發(fā)明提供一種抑制側壁SRH非輻射復合的MicroLED器件結構及制備方法；本發(fā)明在GaN基Micro LED器件的P-型重摻雜半導體傳輸層的邊緣處嵌入具有一定介電常數(shù)的絕緣限制層。該絕緣限制層可抑制電流向邊緣擴散；此外，由于絕緣材料的介電常數(shù)越大其自身的電阻率就越小，因此通過采用介電常數(shù)較大的絕緣限制層，可以屏蔽P-型半導體材料傳輸層內部極化電場，可以進一步減小Micro LED邊緣處的載流子濃度，降低電流的擴散長，從而可實現(xiàn)更好的電流限制作用，降低Micro LED器件側壁缺陷引起的SRH非輻射復合，提高器件的空穴注入效率和外量子效率(EQE)。

為了解決該技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是：

一種抑制SRH非輻射復合的Micro LED器件，該器件的外延結構沿著外延生長方向依次包括襯底、緩沖層、N-型半導體材料層；所述的N-型半導體材料層分為第一N-型半導體材料層和第二N-型半導體材料層；其中第一N-型半導體材料層上矩陣均勻分布有矩形的第二N-型半導體材料層；第二N-型半導體材料層上依次覆蓋有多量子阱層、P-型電流阻擋層、P-型半導體材料傳輸層；每個P-型半導體材料傳輸層的中心覆蓋有P-型重摻雜半導體材料傳輸層；P-型半導體材料傳輸層上的非P-型重摻雜半導體材料傳輸層區(qū)域，覆蓋有絕緣限制層，絕緣限制層的厚度與半導體材料傳輸層相同；絕緣限制層和半導體材料傳輸層的上表面，為電流擴展層，電流擴展層上分布有P-型歐姆電極；

所述的第一N-型半導體材料層上的非第二N-型半導體材料層區(qū)域，還分布有N-型歐姆電極；

所述的P-型重摻雜半導體材料傳輸層的投影面積為P-型半導體材料傳輸層投影面的50～95％；