[发明专利]一种发光二极管的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光二极管的制备方法，尤其涉及一种透明导电膜含有 碳纳米管的发光二极管的制备方法。

背景技术

发光二极管是一种把电能转换成光能的发光器件，是在P-N结、双异质 结或多量子阶结构上通以正向电流时可发出可见光、红外光及紫外光等的光 发射器件。以氮化镓为代表的第三代半导体III-V族宽带隙化合物半导体材 料的内外量子效率高，因此具有高发光效率、高热导率、耐高温、抗辐射、 耐酸碱、高强度和高硬度的特点。

现有技术中发光二极管的制备方法包括以下步骤：在蓝宝石基底上用金 属有机化学气相沉积(MOCVD)技术分别外延生长一缓冲层、一第一半导 体层、一活性层和一第二半导体层；在第二半导体层的一端进行刻蚀以暴露 出第一半导体层；在所述暴露出的第一半导体层上，进行蒸镀光刻，形成第 一电极；在第二半导体层上，进行蒸镀光刻，形成第二电极。

然而，上述方法制备的发光二极管光取出效率(光取出效率通常指活性 层中所产生的光波从发光二极管内部释放出的效率)较低，其主要原因如下： 其一，由于半导体的折射率大于空气的折射率，来自活性层的光波在半导体 与空气的界面处发生全反射，从而大部分光波被限制在发光二极管的内部， 直至被发光二极管内的材料完全吸收；其二，发光二极管的工作电流容易被 局限在P型电极之下而且其横向分散距离大，电流分散不当，导致了发光二 极管光取出效率低。由于光取出效率低导致发光二极管内部产生大量的热 量，而热量散发出去困难，使得半导体材料的性能发生变化，减少发光二极 管的使用寿命，从而影响发光二极管的大规模应用。

为了解决上述问题，人们通过各种手段来提高发光二极管的光取出效 率，例如，表面微结构方法、光子循环方法及在蓝宝石基底加反射镜等方法， 但以上方法的制作工艺比较复杂，有可能在不同程度上破坏半导体层的晶格 结构并降低发光二极管的发光效率，而且，采用上述方法提高光取出效率有 限。为此，R.H.Horng等人研究子一种含有透明导电膜的氮化镓基发光二极 管，请参见“GaN-based Light-emitting Diodes with Indium Tin Oxide Textureing  Window Layers Using Natural Lithography”，(R.H.Horng et al.，Applied Physics  Letters，vol.86，221101(2005))来提高发光二极管的光取出效率。所述氮化镓 基发光二极管的制备方法包括以下步骤：首先，采用MOCVD技术在蓝宝石 基底上依次生长氮化镓缓冲层、氮化镓层、N型氮化镓层、氮化铟镓/氮化镓 层活性层及P型氮化镓层；其次，采用电感耦合等离子刻蚀技术刻蚀P型氮 化镓层、活性层直至暴露出N型氮化镓层的表面；在P型氮化镓层的表面采 用电子束蒸发的方法制备一镍层和一金层，并在氧气中退火10分钟，该镍 层和金层共同用作透明接触层；在透明接触层表面的某一区域内溅镀一层氧 化铟锡(ITO)薄膜用作透明导电膜，同时在透明接触层表面的另一区域内以 及N型氮化镓层上分别形成一钛层和一铝层，该钛层和铝层用作电极；之后， 采用电感耦合等离子刻蚀技术刻蚀氧化铟锡薄膜，使氧化铟锡薄膜表面粗糙 化，以提高发光二极管的光取出率。该种发光二极管的制备方法中，用于透 明导电膜的氧化铟锡薄膜采用溅镀的方法制备，且后续需要进一步的刻蚀工 艺使其表面粗糙化，因此，采用氧化铟锡作为发光二极管的透明导电膜具有 制备工艺繁杂，不易控制的缺点。

发明内容

因此，确有必要提供一种透明导电膜制备方法简单的发光二极管的制备 方法。

一种发光二极管的制备方法，其包括以下步骤：提供一基底，在该基底 的表面依次形成一第一半导体层、一活性层及一第二半导体层；提供一碳纳 米管结构，将碳纳米管结构直接铺设在所述第二半导体层的表面，形成一碳 纳米管透明导电膜，其中，所述碳纳米管结构为从超顺排碳纳米管阵列拉取 获得的一超顺排碳纳米管膜，所述超顺排碳纳米管膜包括多个首尾相连的碳 纳米管；形成一保护层，覆盖所述碳纳米管结构；除去保护层的第一区域， 以暴露出部分碳纳米管结构；在暴露出的碳纳米管结构的表面制备一第一电 极；除去保护层的第二区域以及该第二区域以下的碳纳米管结构、第二半导 体层和活性层相应部分，以暴露出部分第一半导体层；和在所述暴露出的第 一半导体层的表面制备一第二电极。