CN102623606A - 银纳米线透明电极氮化镓基发光二极管及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种银纳米线透明电极氮化镓基发光二极管，其中包括：一衬底；一外延层，制作在衬底上面，该外延层为台阶状，其的一侧形成有一台面，该外延层用以受激，发光，电注入；一纳米薄膜，生长在外延层上，用于做电流扩展层；一二氧化硅层，制作在外延层和纳米薄膜靠近台面的一端，并覆盖部分纳米薄膜的上表面；一P电极，制作在纳米薄膜上；一n电极，制作在外延层上的台面上。该方法具有工艺简单，操作方便，高效率等特点，同时还能够代替现有的ITO(氧化铟锡)作为LED新型的透明电极。本发明不但可以降低成本，同时还能实现大面积，工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于半导体照明技术领域，特别是指一种银纳米线透明电极氮化镓基发光二极管及其制作方法。
背景技术
氮化镓材料是第三代半导体材料，禁带宽度为3.4ev，由于它的性质稳定，又是波长位于蓝紫光的直接带隙发光材料，因此是制造蓝紫光发光二极管(LED)，高迁移率晶体管的材料，国家半导体照明把氮化镓材料列为中心。由于P-GaN材料的掺杂浓度只有1018-1019cm-3，P-GaN的欧姆接触通常ITO(氧化铟锡)作为透明导电层，来弥补p-GaN掺杂浓度的不足引起的电流扩展的不足。但是ITO(氧化铟锡)本身含有的是稀有金属铟，而铟在地球上的含量是有限的，和不可再生的。所以开发一种新型的透明电极，节约稀有金属有非常有现实意义的。银纳米线透明电极，来作为发光二极管P型氮化镓的电流扩展层正是满足这一要求。
发明内容
本发明的目的在于，基于一种银纳米线透明电极氮化镓基发光二极管及其制作方法。该方法具有工艺简单，操作方便，高效率等特点，同时还能够代替现有的ITO(氧化铟锡)作为LED新型的透明电极。本发明不但可以降低成本，同时还能实现大面积，工业化生产。
本发明提供一种银纳米线透明电极氮化镓基发光二极管，其中包括：
一衬底；
一外延层，制作在衬底上面，该外延层为台阶状，其的一侧形成有一台面，该外延层用以受激，发光，电注入；
一纳米薄膜，生长在外延层上，用于做电流扩展层；
一二氧化硅层，制作在外延层和纳米薄膜靠近台面的一端，并覆盖部分纳米薄膜的上表面；
一P电极，制作在纳米薄膜上；
一n电极，制作在外延层上的台面上。
其中衬底的材料为硅、蓝宝石或氮化镓，其表面是平面或微图形PSS，或者纳米图形。
其中外延层包括依次生长的材料为N型氮化镓层、多量子阱发光区和P型氮化镓层。
其中纳米薄膜为银纳米线透明导电薄膜。
本发明还提供一种银纳米线透明电极氮化镓基大功率发光二极管的制备方法，包括以下步骤：
1)、首先在衬底上依次外延生长外延层和纳米薄膜；
2)、掩模刻蚀掉衬底上一侧的部分外延生长外延层和纳米薄膜，形成台面，刻蚀深度到达外延生长外延层内；
3)、在刻蚀后的外延层11和纳米薄膜上生长二氧化硅层；
4)、掩模刻蚀掉纳米薄膜上的部分二氧化硅层和台面上的部分二氧化硅层，保留外延层和纳米薄膜靠近台面一端的二氧化硅层；
5)、在纳米薄膜上制作P电极；
6)、在台面上制作n电极；
7)、进行气体保护下的退火处理，以改善发光二极管的电性能，完成发光二极管的制作。
其中衬底的材料为硅、蓝宝石或氮化镓，其表面是平面或微图形PSS，或者纳米图形。
其中外延层包括依次生长的材料为N型氮化镓层、多量子阱发光区和P型氮化镓层。
其中纳米薄膜为银纳米线透明导电薄膜。
附图说明
为使审查员能进一步了解本发明的结构、特征及其目的，以下结合附图及较佳具体实施例的详细说明如后，其中：
图1-5是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
请参阅图5所示，本发明提供一种银纳米线透明电极氮化镓基发光二极管，其中包括：
一衬底10，该衬底10的材料为硅、蓝宝石或氮化镓，其表面是平面或微图形PSS，或者纳米图形；
一外延层11，制作在衬底10上面，该外延层11为台阶状，其的一侧形成有一台面121，该外延层11用以受激，发光，电注入，其中外延层11包括依次生长的材料为N型氮化镓层、多量子阱发光区和P型氮化镓层；
一纳米薄膜12，生长在外延层11上，用于做电流扩展层，其中纳米薄膜12为银纳米线透明导电薄膜；银纳米线能够实现95％以上的光透过率，同时金属银与P-GaN结构的功函数匹配较好，能够实现较低的接触电阻(350mA，开启电压在3.2V左右)。这一性能参数大大超过而目前研究阶段的ZnO透明电极，石墨烯透明电极的性能。
同时这与现在商用的ITO(氧化铟锡)透明电极的性能相当，但是银纳米线透明电极的制作工艺不需要稀土金属，符合现在国家倡导的节能环保，节约资源，尤其是稀有的珍贵资源的主题。
一二氧化硅层13，制作在外延层11和纳米薄膜12靠近台面121的一端，并覆盖部分纳米薄膜12的上表面，二氧化硅层13的作用是用来保护多量子阱发光区，被刻蚀的P-GaN和N-GaN，防止电注入时引起的短路。
一P电极14，制作在纳米薄膜12上，p电极14为cr/Pt/Au。
一n电极15，制作在衬底10上的台面121上，n电极15为Al/Ti/Au。
请参阅图1-图5所示，本发明还提供一种银纳米线透明电极氮化镓基大功率发光二极管的制备方法，包括以下步骤：
1)、首先在衬底10上依次外延生长外延层11(参阅图1)和纳米薄膜12(参阅图2)，其中衬底10的材料为硅、蓝宝石或氮化镓，其表面是平面或微图形PSS，或者纳米图形。
2)、掩模刻蚀掉衬底10上一侧的部分外延生长外延层11和纳米薄膜12(参阅图3)形成台面121，刻蚀深度到达外延生长外延层11内，形成台面121，其中外延层11包括依次生长的材料为N型氮化镓层、多量子阱发光区和P型氮化镓层，其中纳米薄膜12为银纳米线透明导电薄膜；
3)、在刻蚀后的外延层11和纳米薄膜12上生长二氧化硅层(参阅图4)；
4)、掩模刻蚀掉纳米薄膜12上的部分二氧化硅层和台面121上的部分二氧化硅层13(参阅图5)，保留外延层11和纳米薄膜12一端的二氧化硅层13；
5)、在纳米薄膜12上制作p电极14(参阅图4)，p电极14为cr/Pt/Au。
6)、在台面121上制作n电极15(参阅图4)，n电极15为Al/Ti/Au。
7)、进行气体保护下的退火处理，以改善发光二极管的电性能，完成发光二极管的制作，气体保护下的退火是至关重要的，它的目的是实现银纳米线透明电极同P-GaN的欧姆接触。退火的时间，温度和特殊的气氛保护是实现低欧姆接触电阻的关键所在。
以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种银纳米线透明电极氮化镓基发光二极管，其中包括：
一衬底；
一外延层，制作在衬底上面，该外延层为台阶状，其的一侧形成有一台面，该外延层用以受激，发光，电注入；
一纳米薄膜，生长在外延层上，用于做电流扩展层；
一二氧化硅层，制作在外延层和纳米薄膜靠近台面的一端，并覆盖部分纳米薄膜的上表面；
一P电极，制作在纳米薄膜上；
一n电极，制作在外延层上的台面上。
2.如权利要求1所述的银纳米线透明电极氮化镓基大功率发光二极管，其中衬底的材料为硅、蓝宝石或氮化镓，其表面是平面或微图形PSS，或者纳米图形。
3.如权利要求1所述的银纳米线透明电极氮化镓基大功率发光二极管，其中外延层包括依次生长的材料为N型氮化镓层、多量子阱发光区和P型氮化镓层。
4.如权利要求1所述的银纳米线透明电极氮化镓基大功率发光二极管，其中纳米薄膜为银纳米线透明导电薄膜。
5.一种银纳米线透明电极氮化镓基大功率发光二极管的制备方法，包括以下步骤：
1)、首先在衬底上依次外延生长外延层和纳米薄膜；
2)、掩模刻蚀掉衬底上一侧的部分外延生长外延层和纳米薄膜，形成台面，刻蚀深度到达外延生长外延层内；
3)、在刻蚀后的外延层11和纳米薄膜上生长二氧化硅层；
4)、掩模刻蚀掉纳米薄膜上的部分二氧化硅层和台面上的部分二氧化硅层，保留外延层和纳米薄膜靠近台面一端的二氧化硅层；
5)、在纳米薄膜上制作P电极；
6)、在台面上制作n电极；
7)、进行气体保护下的退火处理，以改善发光二极管的电性能，完成发光二极管的制作。
6.如权利要求5所述的银纳米线透明电极氮化镓基大功率发光二极管的制作方法，其中衬底的材料为硅、蓝宝石或氮化镓，其表面是平面或微图形PSS，或者纳米图形。
7.如权利要求5所述的银纳米线透明电极氮化镓基大功率发光二极管的制作方法，其中外延层包括依次生长的材料为N型氮化镓层、多量子阱发光区和P型氮化镓层。
8.如权利要求5所述的银纳米线透明电极氮化镓基大功率发光二极管的制作方法，其中纳米薄膜为银纳米线透明导电薄膜。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20120801 |