[发明专利]面发射多色发光二极管及其制造方法

权利要求书

1.一种面发射多色发光二极管，包括衬底(1)、n型氮化镓模板层(2)、介质图案层(3)、有源层(5)和电极，其特征是：在衬底(1)上外延设置n型氮化镓模板层(2)，在n型氮化镓模板层(2)的表面设置介质图案层(3)，在介质图案层(3)窗口方向暴露出的n型氮化镓模板层(2)的上面设有凸起的n型氮化镓脊形条纹(4)，在所述脊形条纹的小面上自下往上依次设置有源层(5)、小面p型氮化镓层(6)及p型欧姆接触层(7)，由此构成具有表面为凸起的条纹图案状结构的氮化物面发射多色发光二极管。

2.根据权利要求1所述的面发射多色发光二极管，其特征是：介质图案层(3)窗口方向是指沿氮化镓晶体的的方向。

3.根据权利要求1所述的面发射多色发光二极管，其特征是：有源层(5)为半极性小面In_xGa_1-xN/GaN多量子阱结构的有源层，其中，x＝0.01～0.6。

4.一种面发射多色发光二极管的制备方法，采用包括以下步骤的方法：

步骤1：在衬底(1)上外延设置n型氮化镓模板层(2)；

步骤2：在n型氮化镓模板层(2)的表面沉积介质薄膜，通过光刻和对介质薄膜进行湿法腐蚀实现图形转移，获得介质图案层(3)，该介质图案层的窗口处须暴露n型氮化镓模板层(2)，从而制得图形氮化镓模板；

步骤3：将图形氮化镓模板放入外延设备反应室中按下述方法进行再生长，

先经过小面控制外延侧向过度生长获得(1122)小面取向的呈凸起的n型氮化镓脊形条纹(4)，该条纹沿氮化镓晶体的的方向，然后在所述条纹的小面上先生长小面多量子阱的有源层(5)，再往上生长小面p型氮化镓层(6)，其中，小面多量子阱是指In_xGa_1-xN/GaN小面多量子阱，x＝0.01～0.6；

步骤4：在小面p型氮化镓层(6)上面，沉积p型欧姆接触层(7)；然后在p型欧姆接触层(7)上面沉积p型电极(9)；

步骤5：在n型氮化镓模板层(2)上面，沉积n型电极(8)；

经过上述步骤，制备出一种具有表面为凸起的条纹图案状的氮化物面发射结构，能够实现对发光波长进行裁剪、多色光合成和发射包括白光在内的各种颜色光的发光二极管。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：衬底(1)采用蓝宝石、碳化硅、硅、绝缘体硅、氧化锌、尖晶石、铝酸锂、氧化镁、硼化锆、砷化镓或氧化镓。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：介质图案层的窗口方向是指沿氮化镓晶体的的方向，其中，窗口宽度为1～10um，介质条纹宽度为4～16um。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：介质薄膜的材料是氮化硅或二氧化硅。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：通过改变小面多量子阱的生长温度600～780℃和反应室的压力60～200乇，调节小面多量子阱中各量子阱的参数，使阱宽和铟组分在小面上起伏变化，呈不均匀分布，

在调节所述量子阱的参数时，应使量子阱具有5至6个周期，各个量子阱的阱层宽度为2至5nm，GaN垒层宽度为5至25nm。

9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：通过改变生长条件，调节各个单个小面多量子阱中铟的组分，使In_xGa_1-xN/GaN和In_yGa_1-yN/GaN的小面多量子阱结构重叠，x＝0.01～0.6，y＝0.01～0.6，y≠x，

所述生长条件为：小面多量子阱的生长温度为600～780℃，反应室的压力60～200乇，生长参数为：铟源摩尔流量除以镓源摩尔流量和铟源摩尔流量之和之比值介于0.5至0.9999，V族氮源摩尔流量与III族镓源摩尔流量和铟源摩尔流量之和之比介于800到20000。

10.根据权利要求4至9中任一权利要求所述的制备方法的应用，其特征是：在化合物半导体发光器件和光电器件，或者包括III族氮化物基在内的宽禁带半导体发光二极管的制造中的用途。