[发明专利]一种纳米结构出光面半导体发光二极管及其制备方法

权利要求书

1.一种纳米结构出光面半导体发光二极管，包括有在衬底(7)上依次向上生长的布拉格反射层DBR(6)、N型下限制层(5)、多量子有源区(4)、P型上限制层(3)和磷化镓GaP层(2)，GaP层(2)上表面制备的P型电极，衬底(7)的下表面制备有N型电极(8)，本发明的特征在于，在所述的GaP层的上表面没有P型电极的表层刻蚀出纳米级的凹凸结构层面；也可以在凹凸结构层面和P型电极的上表面上再覆盖一层铟锡氧化物ITO导电膜(10)，再在覆盖有铟锡氧化物ITO导电膜(10)的P型电极上制备相同结构P型电极(11)。

2.根据权利要求1所述的一种纳米结构出光面半导体发光二极管，其特征在于，所述的凹凸层面的凹凸部分按周期规律分布，所述的周期是指从第一个凹入层面的第一个切入点到第二个凹入面的第一个切入点为止，周期T为150～500nm。

3.根据权利要求1所述的一种纳米结构出光面半导体发光二极管，其特征在于，所述的凹凸层面的凸出部分的截面设置为立锥型、圆柱型和栅型；从凸出部分的最低点到凸出部分最高点的高度H为300～1000nm，其中圆柱型和栅型的直径D为50～300nm。

4.根据权利要求1所述的一种纳米结构出光面半导体发光二极管，其特征在于，所述的P型电极为金属框架的田字格结构，田字格的中心设有一个与田字格框架相连通的金属圆点。

5.根据权利要求1所述的一种纳米结构出光面半导体发光二极管，其特征在于，所述的纳米级的范围是50～1000nm。

6.一种制备权利要求1所述的纳米结构出光面半导体发光二极管的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在衬底(7)上依次向上生长的布拉格反射层DBR(6)、N型下限制层(5)、多量子有源区(4)、P型上限制层(3)和GaP层(2)，

2)在GaP层(2)上表面制备P型电极(11)，先在其上表面生长厚度为200～500介质层(12)，介质层(12)采用二氧化硅SiO₂、或铟锡氧化物ITO或氮化硅SiN_X，

4)在介质层(12)上溅射金属薄层(13)，溅射时间为19～72s，

5)在N₂气环境下高温退火，温度为300～400℃，时间为2～10min，金属薄层(13)组装成金属纳米颗粒(13-1)，

6)利用纳米金属颗粒(13-1)作掩膜，用电感耦合等离子体ICP刻蚀技术刻蚀介质层(12)，刻蚀的时间为5～9min，把介质层(12)刻透后，以刻蚀后的质层(12-1)作掩膜，继续刻蚀GaP层(2)的上表层面，在GaP层(2)的上表面没有P型电极的表层刻蚀出纳米级的凹凸结构层面，

7)用HF或HCl溶液漂掉刻蚀后的介质层(12-1)及纳米金属颗粒(13-1)，

8)在衬底(7)的下表面溅射N型电极(8)；

9)本工艺方法的第7)步骤完成后，也可以在凹凸结构层面和P型电极的上表面上再覆盖一层铟锡氧化物ITO导电膜(10)，再在覆盖有铟锡氧化物ITO导电膜(10)的P型电极上制备同结构P型电极(11)，之后再进行8)步骤。

7.根据权利要求6所述的纳米结构出光面半导体发光二极管的方法，其特征在于，所述的氮化硅SiN_X中x为1～5的整数；所述的在介质层(12)上溅射金属薄层(13)的厚度为25～100。