專利名稱：面發(fā)射多色發(fā)光二極管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光二極管，具體涉及一種新型的面發(fā)射多色發(fā)光二極管及其制造方法。
背景技術(shù)：
目前III族氮化物寬禁帶半導(dǎo)體發(fā)光器件一般都是在藍(lán)寶石或6H-SiC襯底基面上外延生長(zhǎng)得到，而在外延生長(zhǎng)方向
存在自發(fā)極化和壓電極化，得到的氮化物屬于極性氮化物。而由自發(fā)極化和壓電極化引起的極化電場(chǎng)對(duì)氮化物半導(dǎo)體發(fā)光是有害的。如在量子阱異質(zhì)界面處的極化不連續(xù)性引起能帶彎曲和引發(fā)量子限制嘶嗒克效應(yīng)(QuantumConfined Stark Effect: QCSE)出現(xiàn)，其后果造成了電子空穴波函數(shù)在空間上分離，復(fù)合發(fā)光效率降低、發(fā)光峰的紅移以及發(fā)光二極管(LED)發(fā)光峰隨著驅(qū)動(dòng)電流增加而藍(lán)移等[P. Waltereit, et al,淑訓(xùn)，楊，pp.865， 2000]。
為消除極化內(nèi)電場(chǎng)對(duì)量子阱發(fā)光的影響，可將氮化物外延在其它晶向襯底上，以得到無(wú)極性{1010} 111面和{1110} a面氮化物。由于m面和a面都與c面正交，極化矢量將位于材料生長(zhǎng)面內(nèi)，因而沿豎直生長(zhǎng)方向的異質(zhì)結(jié)構(gòu)不再受極化電場(chǎng)的影響。當(dāng)?shù)壣L(zhǎng)在藍(lán)寶石(1012) r面或6H-SiC (11^0) a面上時(shí)，可獲得無(wú)極性(11^0) a面氮化鎵。若使用Y-LiAlO2(100)或(10i0) m面4H-SiC或6H-SiC襯底，則可得(lOlO) m面無(wú)極性氮化鎵。對(duì)沿這些取向所獲得的a面GaN/AlGaN [M. D. Craven, et al.々w.乂々 p/./^3^， 42,pp丄235,2003]、 InGaN/GaN多量子阱[A. Chakraborty， et al， J/^/.P力".丄e"， 86, pp.031901,2005]和m面InGaN/GaN多量子阱進(jìn)行PL測(cè)量[Y.J.Sun, et al， P/iys.i ev.5， 67, pp.041306,2003]，結(jié)果未能觀察到PL發(fā)光峰紅移，證實(shí)了這些量子阱內(nèi)沒(méi)有內(nèi)電場(chǎng)存在。近來(lái)美國(guó)加州大學(xué)Santa Barbara分校的研究小組使用低缺陷密度的m面GaN體襯底(位錯(cuò)密度<5X 106 cn^2)，得到的LED外量子效率達(dá)到38.9% (峰值波長(zhǎng)為407rnn)，且當(dāng)注入電流從1mA增加到20mA時(shí)，發(fā)光峰值隨著注入電流增加的紅移量小于lnm [M.C.Schmidt, et al.j^M.乂々7p/.尸;^，46，L126，2007]，發(fā)光性能已與c面LED相接近。
另一種減小或消除極化內(nèi)電場(chǎng)的方法是生長(zhǎng)半極性III族氮化物，比如取向?yàn)閧10〖1}、{10〖2}、 {10〖3}、 {11^2}、 {1。1}的III族氮化物?；趯?duì)應(yīng)變誘導(dǎo)極化的計(jì)算結(jié)果，沿這些晶面生長(zhǎng)的氮化物異質(zhì)結(jié)構(gòu)具有減弱的內(nèi)電場(chǎng)，且某些晶面取向在某些應(yīng)力條件下其體內(nèi)的凈內(nèi)電場(chǎng)可以消除[A.E.Romanv, et al. J^/^/.P/ ", 100, 023522, 2006]。 2007年，Tyagi等人在半極性(lOiD GaN體襯底上實(shí)現(xiàn)了在20mA的驅(qū)動(dòng)電流時(shí)的輸出功率和外量子效率分別為20.58mW和33.91。/。的高亮度411nm的紫光LED，且發(fā)光峰隨驅(qū)動(dòng)電流增加而產(chǎn)生的峰移很小[A.Tyagi, et al.46, L129， 2007]，其結(jié)果已可與商業(yè)化c面LED比擬，顯示半極性氮化物L(fēng)ED性能已達(dá)到實(shí)用化程度。
此外，利用c面取向圖形GaN模板進(jìn)行選擇性再生長(zhǎng)也可以獲得半極性小面InGaN/GaN量子阱結(jié)構(gòu)[K.Nishizuka, et al. ^p; /./^，.丄e", 85, 3122, 2004; B.Neubert， et al.
4^^/.P/^丄e", 87, 182111， 2005]或(llOl)藍(lán)光LED，研究發(fā)現(xiàn)因?yàn)榱孔于鍍?nèi)的部分壓電場(chǎng)得到抑制和具有較少的位錯(cuò)密度的緣故，(11^2)取向量子阱結(jié)構(gòu)與(0001)、 (1110)小面量子阱相比，其室溫PL強(qiáng)度最強(qiáng)，內(nèi)量子效率可達(dá)40%，復(fù)合發(fā)光壽命也比c面取向的平面InGaN量子阱要短3倍。小面InGaN量子阱結(jié)構(gòu)不僅可以提高發(fā)光強(qiáng)度，而且可對(duì)發(fā)光波長(zhǎng)進(jìn)行剪裁，Srinivasan利用使量子阱中銦組分起伏變化的方法來(lái)剪裁InGaN量子阱發(fā)光，同一量子阱結(jié)構(gòu)可以發(fā)出不同波長(zhǎng)的光，由于波長(zhǎng)覆蓋了可見(jiàn)光譜區(qū)的大部分，若生長(zhǎng)條件優(yōu)化就可以發(fā)出真正的白光，實(shí)現(xiàn)單片集成的白光二極管，而無(wú)需波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料。Funato等將InGaN量子結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)在GaN微小面上來(lái)實(shí)現(xiàn)多色光合成，實(shí)現(xiàn)了視覺(jué)上的二元補(bǔ)色白光[M.Funato， et al. ^^/.尸A，丄戰(zhàn)，88， 261920, 2006]，但是，上述方法存在的問(wèn)題是發(fā)光譜的色域不夠?qū)?，且波長(zhǎng)(即對(duì)應(yīng)的顏色)不具有調(diào)節(jié)性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種具有新型結(jié)構(gòu)的面發(fā)射多色發(fā)光二極管，該發(fā)光二極管是一種氮化物小面發(fā)射多色光發(fā)光二極管，它可以實(shí)現(xiàn)發(fā)光波長(zhǎng)剪裁和多色光合成，以及多種顏色的發(fā)光，且所發(fā)射的光具有線偏振特性。還提供了該發(fā)光二極管的制作方法，以滿足市場(chǎng)需求。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用以下的技術(shù)方案
本發(fā)明提供的面發(fā)射多色發(fā)光二極管，其結(jié)構(gòu)是包括襯底、n型氮化鎵模板層、介質(zhì)圖案層、有源層和電極，其特征是在介質(zhì)圖案層窗口方向暴露出的n型氮化鎵模板層的上面設(shè)有凸起的n型氮化鎵脊形條紋，在所述脊形條紋的小面上自下往上依次設(shè)置有源
層、小面p型氮化鎵層及p型歐姆接觸層，由此構(gòu)成具有表面為凸起的條紋圖案狀結(jié)構(gòu)的氮化物面發(fā)射多色發(fā)光二極管。
本發(fā)明提供的上述面發(fā)射多色發(fā)光二極管，其制備采用包括以下步驟的方法歩驟1:在襯底上外延設(shè)置n型氮化鎵模板層；
步驟2:在n型氮化鎵模板層的表面沉積介質(zhì)薄膜，通過(guò)光刻和對(duì)介質(zhì)薄膜進(jìn)行濕法腐蝕實(shí)現(xiàn)圖形轉(zhuǎn)移，獲得介質(zhì)圖案層，該介質(zhì)圖案層的窗口處須暴露氮化鎵模板層，從而制得圖形氮化鎵模板；
步驟3:將圖形氮化鎵模板放入外延設(shè)備反應(yīng)室中按下述方法進(jìn)行再生長(zhǎng)，
先經(jīng)過(guò)小面控制外延側(cè)向過(guò)度生長(zhǎng)獲得(1125)小面取向的呈凸起的n型氮化鎵脊形條紋，該條紋沿氮化鎵晶體的<11—OO的方向，然后在所述條紋的小面上先生長(zhǎng)小面多量子阱的有源層，再往上生長(zhǎng)小面p型氮化鎵層，其中，小面多量子阱是指InxGai_xN/GaN小面多量子阱，x-0.01~0.6;
步驟4:在小面p型氮化鎵層上面，沉積p型歐姆接觸層；然后在p型歐姆接觸層上面沉積p型電極；
步驟5:在n型氮化鎵模板層上面，沉積n型電極；
經(jīng)過(guò)上述步驟，制備出一種具有表面為凸起的條紋圖案狀的氮化物面發(fā)射結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)發(fā)光波長(zhǎng)進(jìn)行裁剪、多色光合成和發(fā)射包括白光在內(nèi)的各種顏色光的發(fā)光一.極管。
5本發(fā)明提供的上述面發(fā)射多色發(fā)光二極管制備方法，其在化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件和光電器件，或者包括III族氮化物基在內(nèi)的寬禁帶半導(dǎo)體發(fā)光二極管的制造中的用途。本發(fā)明與傳統(tǒng)發(fā)光二極管相比具有以下主要的優(yōu)點(diǎn)-
其一.結(jié)構(gòu)新穎與傳統(tǒng)發(fā)光二極管表面結(jié)構(gòu)不同，具有凸起的條紋圖案結(jié)構(gòu)，降低GaN材料與外界接觸界面上向GaN材料內(nèi)的反射，有利于GaN內(nèi)的光進(jìn)入外界，不需增設(shè)布拉格反射鏡，且具有更高的光提取效率。
其二.發(fā)光效率高利用小面控制外延側(cè)向生長(zhǎng)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)(1122)取向的平-極性小面InxGai.xN/GaN多量子阱結(jié)構(gòu)，使量子阱中由自發(fā)極化和壓電極化導(dǎo)致的內(nèi)電場(chǎng)得以消除或減弱，量子限制嘶嗒克效應(yīng)得到抑制，使小面多量子阱具有更高的發(fā)光效率。
三.功能多基于這種小面多量子阱的發(fā)光二極管，還可利用阱寬和銦組分在小面上的起伏變化和不同組分的小面多量子阱結(jié)構(gòu)的重疊兩種方式，實(shí)現(xiàn)發(fā)光波長(zhǎng)剪裁和多色光合成，從而可以獲得包括白光在內(nèi)的發(fā)多種顏色光的發(fā)光二極管。同時(shí)，由于(1132)取向的InxGai-xN/GaN量子阱發(fā)射的光具有沿[1I00]偏振特性，因此這種發(fā)光二極管還可以提供很好的線偏振多色光發(fā)射。
其四.實(shí)用性強(qiáng)基于高發(fā)光效率和多色合成特性，因此在照明、顯不和交通等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。而作為高效的線偏振光源，也將會(huì)是液晶顯示背光源很好的選擇。
其五.適用于化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件和光電器件，特別適用于III族氮化物基等寬禁帶半導(dǎo)體發(fā)光二極管的制造。


圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中l(wèi).襯底；2.n型氮化鎵模板層；3.介質(zhì)圖案層4.n型氮化鎵脊形條紋；5.有源層；6.小面p型氮化鎵層；7.p型歐姆接觸層；8.Tl型電極；9.p型電極。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供的新型氮化物面發(fā)射多色發(fā)光二極管具有較高的發(fā)光效率，可以實(shí)現(xiàn)發(fā)光波長(zhǎng)剪裁，多色光合成和線偏振光發(fā)射。下面將結(jié)合附圖對(duì)這種氮化物面發(fā)射多色發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)和制作方法進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明，以使對(duì)本發(fā)明有更細(xì)致的了解。下面的介紹僅用來(lái)闡述說(shuō)明本發(fā)明，非據(jù)此以對(duì)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方法做任何形式的限制，故凡是以本發(fā)明所述形狀，結(jié)構(gòu)，特征及基本思想為基礎(chǔ)，而對(duì)本發(fā)明作任何形式的修飾或修改，都應(yīng)歸屬本發(fā)明意圖保護(hù)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)范疇。
一.具有表面為凸起的條紋圖案狀結(jié)構(gòu)的氮化物面發(fā)射多色發(fā)光二極管
如圖1和圖2所示包括襯底l、 n型氮化鎵模板層2、介質(zhì)圖案層3、有源層5和電極。在介質(zhì)圖案層3窗口方向暴露出的n型氮化鎵模板層2的上面設(shè)有凸起的n型氮化鎵脊形條紋4，在所述脊形條紋的小面上自下往上依次設(shè)置有源層5、小面p型氮化鎵層6及p型歐姆接觸層7。
所述的介質(zhì)圖案層3窗口方向是指沿氮化鎵晶體的<1100〉的方向。所述的有源層5 口J以為半極性小面InxGai—xN/GaN多量子阱結(jié)構(gòu)的有源層，其巾，x=0.01~0.6。
二.具有表面為凸起的條紋圖案狀結(jié)構(gòu)的氮化物面發(fā)射多色發(fā)光二極管的制備方法
采用包括以下步驟的方法
步驟1:在襯底1上外延設(shè)置n型氮化鎵模板層2。襯底1可采用藍(lán)寶石、碳化硅、硅、絕緣體硅、氧化鋅、尖晶石、鋁酸鋰、氧化鎂、硼化鋯、砷化鎵或氧化鎵。
步驟2:在n型氮化鎵模板層2的表面沉積介質(zhì)薄膜，通過(guò)光刻和對(duì)介質(zhì)薄膜進(jìn)行濕法腐蝕實(shí)現(xiàn)圖形轉(zhuǎn)移，獲得介質(zhì)圖案層3，該介質(zhì)圖案層的窗口處須暴露n型氮化鎵模板層2，從而制得圖形氮化鎵模板。介質(zhì)圖案層的窗口方向是指沿氮化鎵晶體的<1100>的方向，其中，窗口寬度為l 10um，介質(zhì)條紋寬度為4 16 um。介質(zhì)薄膜的材料采用氮化硅或二氧化硅。
步驟3:將圖形氮化鎵模板放入外延設(shè)備反應(yīng)室中按下述方法進(jìn)行再生長(zhǎng)。
先經(jīng)過(guò)小面控制外延側(cè)向過(guò)度生長(zhǎng)獲得(1125)小面取向的呈凸起的n型氮化鎵脊形條紋4，該條紋沿氮化鎵晶體的<11—00>的方向，然后在所述條紋的小面上先生長(zhǎng)小面多量子阱的有源層5，再往上生長(zhǎng)小面p型氮化鎵層6。其中，小面多量子阱是指InxGai.xN/GaN小面多量子阱，x=0.01~0.6。
通過(guò)改變小面多量子阱的生長(zhǎng)溫度600 780。C和反應(yīng)室的壓力60~200乇(Torr)，調(diào)節(jié)小面多量子阱中各量子阱的參數(shù)，使阱寬和銦組分在小面上起伏變化，呈不均勻分布。在調(diào)節(jié)所述量子阱的參數(shù)時(shí)，應(yīng)使量子阱具有5至6個(gè)周期，各個(gè)量子阱的阱層寬度為2至5nm, GaN壘層寬度為5至25nm。
通過(guò)改變生長(zhǎng)條件，調(diào)節(jié)各個(gè)單個(gè)小面多量子阱中銦的組分，使InxGai.xN/GaN和ItiyGa,.yN/GaN的小面多量子阱結(jié)構(gòu)重疊，x=0.01 0.6， y=0.01 0.6， y紹。
所述生長(zhǎng)條件為小面多量子阱的生長(zhǎng)溫度為600~780°C,反應(yīng)室的壓力60-200乇,生長(zhǎng)參數(shù)為銦源摩爾流量除以鎵源摩爾流量和銦源摩爾流量之和之比值介于0.5至0.9999， V族氮源摩爾流量與III族鎵源摩爾流量和銦源摩爾流量之和之比介于800到20000。
步驟4:在小面p型氮化鎵層6上面，沉積p型歐姆接觸層7;然后在p型歐姆接觸
層7上面沉積p型電極9。
步驟5:在n型氮化鎵模板層2上面，沉積n型電極8。
經(jīng)過(guò)上述步驟，制備出 一種具有表面為凸起的條紋圖案狀的氮化物面發(fā)射結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)發(fā)光波長(zhǎng)進(jìn)行裁剪、多色光合成和發(fā)射包括白光在內(nèi)的各種顏色光的發(fā)光二極管。以下是對(duì)上述制備方法提供的具體實(shí)施例實(shí)例一
1. 利用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積(MOCVD)在藍(lán)寶石襯底基面上外延1 3um厚n型GaN的模板層。
2. 采用PEC.VD在GaN模板層上沉積5Q 100nm厚的Si3N4介質(zhì)薄膜，通過(guò)光刻和濕法腐蝕實(shí)現(xiàn)圖形轉(zhuǎn)移，在GaN模板層上得到窗口沿GaN <1100>方向的Si3N4介質(zhì)條紋圖案。圖案窗口寬l 10pm，條紋寬4 16iam。
3. 將GaN圖形模板放入MOCVD反應(yīng)室，通過(guò)小面控制外延側(cè)向生長(zhǎng)，生長(zhǎng)n型GaN，得到表面具有脊形結(jié)構(gòu)的n型GaN層。
4. 在脊形結(jié)構(gòu)n型GaN的小面上，繼續(xù)生長(zhǎng)InGaN/GaN小面多量子阱結(jié)構(gòu)，通過(guò)改變生長(zhǎng)條件，調(diào)節(jié)InxGai-xN/GaN(X = 0.01 0.6)多量子阱的參數(shù)，使量子阱具有5至6個(gè)周期，而使各個(gè)量子阱的InGaN阱層寬度在2 5nm， GaN壘層寬度在5 25nm,銦組分在0.01~0.6范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。
5. 在小面多量子層上繼續(xù)生長(zhǎng)p型GaN。實(shí)例二
1. 利用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積(MOCVD)在碳化硅(6H-SiC)襯底基面上外延1 3um厚n型GaN的模板層。
2. 采用PECVD在GaN模板層上沉積100nm厚的Si02介質(zhì)薄膜，通過(guò)光刻和濕法腐蝕實(shí)現(xiàn)圖形轉(zhuǎn)移，在GaN模板層上得到窗口沿GaN〈liOO方向的Si02介質(zhì)條紋圖案。圖案窗口寬l l(Vm，條紋寬4 16[am。
3. 將GaN圖形模板放入MOCVD反應(yīng)室，通過(guò)小面控制外延側(cè)向生長(zhǎng)，生長(zhǎng)n型GaN，得到表面具有脊形結(jié)構(gòu)的n型GaN層。
4. 在脊形結(jié)構(gòu)n型GaN的小面上，繼續(xù)生長(zhǎng)InxGauN/GaN(x = 0.0P0.6)小面多量子阱結(jié)構(gòu)，通過(guò)改變生長(zhǎng)條件，調(diào)節(jié)InxGa^N/GaN0^0.01 0.6)多量子阱的參數(shù)，使量子阱具有5至6個(gè)周期，而使各個(gè)量子阱的InGaN阱層寬度在2 5nm， GaN壘層寬度在5 25nm，銦組分在0.01至0.6范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。
5. 在小面多量子層上繼續(xù)生長(zhǎng)p型GaN。
其中，襯底1可以從藍(lán)寶石，碳化硅(6H-SiC)， (111)面硅、絕緣體硅SOI，氧化鋅(ZnO)、尖晶石(MgAl204)、鋁酸鋰(LiA102)、氧化鎂(MgO)、硼化鋯(Zr3B4)、砷化鎵(GaAs)、氧化鎵(Ga203)等材料中選擇。
又，介質(zhì)圖形層3所采用的介質(zhì)材料可以是氮化硅(Si3N4)， 二氧化硅(Si02)等。介質(zhì)圖形層3圖形窗口方向必須沿GaN晶體的<1100>方向。
又，在生長(zhǎng)小面InxGa"N/GaN(x-0.01 0.6)多量子阱5過(guò)程中，通過(guò)改變成長(zhǎng)條件與參數(shù)，調(diào)節(jié)小面多量子阱中各量子阱的參數(shù)，使阱寬和銦組分在小面上起伏變化，呈不均勻分布。
又，在生長(zhǎng)小面InxGai-xN/GaN(x = 0.01~0.6)多量子阱5過(guò)程中，通過(guò)改變生長(zhǎng)條件與參數(shù)，調(diào)節(jié)各個(gè)單個(gè)小面量子阱中銦的組分，使不同組分的小面量子阱結(jié)構(gòu)重疊。
又，外延生長(zhǎng)設(shè)備可包括金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積(MOCVD)和分子束外延(MBE)。三.具有表面為凸起的條紋圖案狀結(jié)構(gòu)的氮化物面發(fā)射多色發(fā)光二極管的制備方法
應(yīng)用
本發(fā)明提供的上述的制備方法，其在化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件和光電器件，或者包括III族氮化物基在內(nèi)的寬禁帶半導(dǎo)體發(fā)光二極管的制造中的用途。
權(quán)利要求
1. 一種面發(fā)射多色發(fā)光二極管，包括襯底(1)、n型氮化鎵模板層(2)、介質(zhì)圖案層(3)、有源層(5)和電極，其特征是在介質(zhì)圖案層(3)窗口方向暴露出的n型氮化鎵模板層(2)的上面設(shè)有凸起的n型氮化鎵脊形條紋(4)，在所述脊形條紋的小面上自下往上依次設(shè)置有源層(5)、小面p型氮化鎵層(6)及p型歐姆接觸層(7)，由此構(gòu)成具有表面為凸起的條紋圖案狀結(jié)構(gòu)的氮化物面發(fā)射多色發(fā)光二極管。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的面發(fā)射多色發(fā)光二極管，其特征是介質(zhì)圖案層(3)窗口 方向是指沿氮化鎵晶體的<1100〉的方向。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的面發(fā)射多色發(fā)光二極管，其特征是有源層(5)為半極性 小面InxGa,《N/GaN多量子阱結(jié)構(gòu)的有源層，其中，x=0.01~0.6。
4. 一種面發(fā)射多色發(fā)光二極管的制備方法，采用包括以下步驟的方法步驟l:在襯底(1)上外延設(shè)置n型氮化鎵模板層(2);步驟2:在n型氮化鎵模板層(2)的表面沉積介質(zhì)薄膜，通過(guò)光刻和對(duì)介質(zhì)薄膜進(jìn) 行濕法腐蝕實(shí)現(xiàn)圖形轉(zhuǎn)移，獲得介質(zhì)圖案層(3)，該介質(zhì)圖案層的窗口處須暴露n型氮化 鎵模板層(2)，從而制得圖形氮化鎵模板；步驟3:將圖形氮化鎵模板放入外延設(shè)備反應(yīng)室中按下述方法進(jìn)行再生長(zhǎng)，先經(jīng)過(guò)小面控制外延側(cè)向過(guò)度生長(zhǎng)獲得(1125)小面取向的呈凸起的n型氮化鎵脊 形條紋(4)，該條紋沿氮化鎵晶體的<1100〉的方向，然后在所述條紋的小面上先生長(zhǎng)小面 多量子阱的有源層(5),再往上生長(zhǎng)小面p型氮化鎵層(6)，其中，小面多量子阱是指 InxGa,.xN/GaN小面多量子阱，x=0.01~0.6;步驟4:在小面p型氮化鎵層(6)上面，沉積p型歐姆接觸層(7);然后在p型歐 姆接觸層(7)上面沉積p型電極(9);步驟5:在n型氮化鎵模板層(2)上面，沉積n型電極(8);經(jīng)過(guò)上述歩驟，制備出一種具有表面為凸起的條紋圖案狀的氮化物面發(fā)射結(jié)構(gòu)，能夠 實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)光波長(zhǎng)進(jìn)行裁剪、多色光合成和發(fā)射包括白光在內(nèi)的各種顏色光的發(fā)光二極管。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于襯底(1)采用藍(lán)寶石、碳化硅、硅、絕緣體硅、氧化鋅、尖晶石、鋁酸鋰、氧化鎂、硼化鋯、砷化鎵或氧化鎵。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于介質(zhì)圖案層的窗口方向是指沿氮化鎵晶體的<1100>的方向，其中，窗口寬度為l 10um，介質(zhì)條紋寬度為4 16um。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于介質(zhì)薄膜的材料是氮化硅或二氧 化硅。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于通過(guò)改變小面多量子阱的生長(zhǎng)溫度600 78(TC和反應(yīng)室的壓力60 200乇，調(diào)節(jié)小面多量子阱中各量子阱的參數(shù)，使阱寬 和銦組分在小面上起伏變化，呈不均勻分布，在調(diào)節(jié)所述量子阱的參數(shù)時(shí)，應(yīng)使量子阱具有5至6個(gè)周期，各個(gè)量子阱的阱層寬度 為2至5nm， GaN壘層寬度為5至25nm。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于通過(guò)改變生長(zhǎng)條件，調(diào)節(jié)各個(gè)單 個(gè)小面多量子阱中銦的組分，使InxGai-xN/GaN禾卩InyGa^N/GaN的小面多量子阱結(jié)構(gòu)重 疊，x=0.01~0.6, y=0.01 0.6， y対，所述生長(zhǎng)條件為小面多量子阱的生長(zhǎng)溫度為600~7S0°C,反應(yīng)室的壓力60^200乇, 生長(zhǎng)參數(shù)為銦源摩爾流量除以鎵源摩爾流量和銦源摩爾流量之和之比值介于0.5至 0.9999， V族氮源摩爾流量與III族鎵源摩爾流量和銦源摩爾流量之和之比介于800到 20000。
10. 根據(jù)權(quán)利要求4至9中任一權(quán)利要求所述的制備方法的應(yīng)用，其特征是在化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件和光電器件，或者包括III族氮化物基在內(nèi)的寬禁帶半導(dǎo)體發(fā)光二極管 的制造中的用途。
全文摘要
本發(fā)明是具有表面為凸起的條紋圖案狀結(jié)構(gòu)的氮化物面發(fā)射多色發(fā)光二極管，其結(jié)構(gòu)是包括襯底(1)、n型氮化鎵模板層(2)、介質(zhì)圖案層(3)、有源層(5)和電極，在介質(zhì)圖案層窗口方向暴露出的n型氮化鎵模板層的上面設(shè)有凸起的n型氮化鎵脊形條紋(4)，在所述脊形條紋的小面上自下往上依次設(shè)置有源層、小面p型氮化鎵層及p型歐姆接觸層；其制備方法是在襯底上設(shè)置的n型氮化鎵模板層的表面沉積介質(zhì)薄膜，通過(guò)光刻和對(duì)介質(zhì)薄膜進(jìn)行濕法腐蝕獲得圖形氮化鎵模板，再將模板放入外延設(shè)備反應(yīng)室中進(jìn)行再生長(zhǎng)。本發(fā)明發(fā)光效率和光提取效率較高，可以實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)剪裁、多色光合成、線偏振光發(fā)射和包括白光在內(nèi)的各種顏色的發(fā)光二極管線偏振光源。
文檔編號(hào)H01L33/00GK101504961SQ20081023686
公開(kāi)日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2008年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月16日
發(fā)明者戴科輝, 汪連山 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)