[发明专利]用于GaN基LED的抗反射透明电极结构及其制备方法在审

专利信息
申请号: 201510103958.8 申请日: 2015-03-10
公开(公告)号: CN104659179A 公开(公告)日: 2015-05-27
发明(设计)人: 李睿 申请(专利权)人: 江苏新广联半导体有限公司
主分类号: H01L33/42 分类号: H01L33/42;H01L33/44;H01L33/00;B82Y30/00;B82Y40/00
代理公司: 无锡市大为专利商标事务所(普通合伙) 32104 代理人: 曹祖良;张涛
地址: 214192 江苏省*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 用于 gan led 反射 透明 电极 结构 及其 制备 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种透明电极结构及其制备方法,尤其是一种用于GaN基LED的抗反射透明电极结构及其制备方法,属于半导体LED的技术领域。

背景技术

未来固体照明应用的普及取决于高光效GaN基LED制备技术的发展,制约GaN基正装LED性能提升的基本障碍之一是其构成材料的高折射率(相对于外部介质)。由于GaN基材料(n=2.3)和空气介质(n=1)折射率之间的显著差异,造成GaN基正装LED的光逃逸锥角偏小,大部分光难以从器件内部出射而损耗,限制了器件的光抽取效率。所以一直以来,大量的研究工作都致力于如何提高器件的光抽取效率,例如ITO表面粗化、渐变折射率层、图形化蓝宝石衬底、热酸侧壁腐蚀、全向反射镜、光子晶体、器件几何形状优化等方法相继引入进来。

考虑到GaN基正装LED顶面出光占总出光的比重最大,提升器件效率的有效途径之一便是减少界面菲涅尔反射,增大器件内部发光的出射几率。目前增强表面抗反射的方法大致有以下两种:1)、表面抗反射镀膜;2)、亚波长级表面微形貌结构。前者基本上用于遏制某一波长的法向反射,对于偏离法向的反射作用较弱,具有明显的方向性,后者能够提供宽波长范围内的全向抗反射效果,因而是LED业内格外关注的技术方向。对于GaN基正装LED来讲,亚波长级表面微形貌结构的挑战在于找到一种适合蓝绿短波长范围(430-600nm)的,而且成本低廉、可控性好的制备方法。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足,提供一种用于GaN基LED的抗反射透明电极结构及其制备方法,其结构紧凑,能显著提高GaN基正装LED的光抽取效率,工艺简单,成本低,安全可靠。

按照本发明提供的技术方案,所述用于GaN基LED的抗反射透明电极结构,包括GaN基板;所述GaN基板上设有纳米柱层,在所述纳米柱层上覆盖有ITO层;所述纳米柱层包括若干相互独立的TiO2纳米柱,在所述TiO2纳米柱的外侧设有柱隔离孔,ITO层覆盖在TiO2纳米柱上,并填充在柱隔离孔内,以使得ITO层与GaN基板欧姆接触。

所述TiO2纳米柱的高度、直径均位于1/4λ~λ,其中,λ为GaN基LED出光的光波长。

一种用于GaN基LED的抗反射透明电极结构的制备方法,所述抗反射透明电极结构的制备方法包括如下步骤:

a、提供GaN基板,并在所述GaN基板上设置TiO2纳米层;

b、在上述TiO2纳米层上设置纳米薄层,所述纳米薄层覆盖在TiO2纳米层上;

c、对纳米薄层进行退火,以使得纳米薄层在TiO2纳米层上自然团聚成若干密集排布的纳米点,在纳米点的外侧形成纳米点孔;

d、利用纳米点为掩膜,对TiO2纳米层进行干法刻蚀,直至得到位于GaN基板上若干相互独立的TiO2纳米柱;

e、去除上述纳米点,并在TiO2纳米柱上沉积ITO层,所述ITO层能与GaN基板接触;

f、对ITO层进行退火,以使得ITO层与GaN基板欧姆接触。

所述TiO2纳米层采用电子束蒸发沉积在GaN基板上,TiO2纳米层的厚度为1/4λ~λ,其中,λ为GaN基LED出光的光波长。

所述纳米薄层为Ag层,纳米薄层通过电子束蒸发或磁控溅射沉积在TiO2纳米层上。

所述纳米薄层退火形成纳米点的温度范围450℃-550℃,纳米点的直径为1/4λ~λ,其中,λ为GaN基LED出光的光波长。

所述纳米点的直径为200nm~500nm。

对ITO层进行退火以使得ITO层与GaN基板欧姆接触的退火温度为450℃-650℃。

所述ITO层通过电子束蒸发或反应等离子体方式沉积在TiO2纳米柱上。

本发明具有如下优点:

1、由GaN基板上亚微米尺度的TiO2纳米柱和覆盖其上的ITO层构成,在GaN基LED发光波段范围内,TiO2纳米柱与GaN材料的折射率相互匹配且穿透率高,可以避免TiO2纳米柱与LED器件之间的菲涅尔反射损失。

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