[发明专利]InGaN/GaN多量子阱单纳米柱LED器件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及到一种InGaN/GaN多量子阱单纳米柱LED器件及其制备方法，属于半导体照明领域。

背景技术

近年来，半导体纳米线/柱、纳米点等低维量子结构受到国内外学术界及产业界的广泛关注，以期许能够在力学、生化、电磁以及光电子方面表现出特殊性能，并在微观体系中探究载流子运输机制。纳米尺度异质结因其具有较高几何限制效应，新颖的功能性，在光电子器件领域发展迅速，具体表现在LED发光二极管，激光器，太阳能电池，探测器等。亚波长发光器件和高偏振度发光光源是发展光显示的关键因素，尤其体现在发展高分辨的光源上。纵观众多半导体材料，III族氮化物材料为直接带隙半导体，其带隙覆盖了从红外可见光到紫外波段，是实现固态照明和低功耗显示器的理想材料。

纳米尺度的InGaN/GaN多量子阱LED器件相较于常规平面LED器件而言，其光学性能有很大的提升，其应力很大程度得以释放，弱化的压电极化可以相应地削减量子限制效应。其次，这种一维结构的InGaN/GaN多量子阱LED器件的光的提取效率得到增强。再次，由于结构上的各向异性，一维纳米柱LED可以产生偏振度很高的线偏振光。由于几何尺寸小可实现超高分辨，发光光源。这些显著的优势使得单纳米柱LED极有望替代现有的商业化平面LED用于显示屏幕的背光源，而目前LED背景光源的形成依然依赖于在液晶显示中附加的偏振光学元件。

对于如何实现1维单根LED纳米器件，各国研究者们采用了很多方法，如在图形化衬底上选择外延生长纳米阵列，这种二次外延技术难点在于形成n型、p型掺杂，一旦无法形成重掺杂，将会直接影响形成P-N结乃至影响其电学性能。其次，在这种外延生长在Si衬底上的核壳结构InGaNGaN纳米柱，因其具有较大的晶格失配和热膨胀系数，易形成较多缺陷。另外，需要强调的是，纳米柱的纵横比在光学器件的偏振度上起重要作用，而如何更好的控制纳米柱的纵横比也是二次外延的又一难点。

其次，如何实现纳米器件电注入也是该课题的另一难点，这不但制约了对其性能的进一步研究发掘，也阻碍了纳米器件的发展和应用。目前，专利文献CN103077888A公开了一种基于电子束曝光工艺的用于在单纳米线上制备电极的方法，这里需要注意的是，这种电子束曝光工艺较为复杂，制备单根费用较高，且在剥离等环节纳米线易剥落，因此成品率比较低。AppliedPhysicsLetter期刊报道了采用紫外光光刻方式制备InGaN/GaN多量子阱单纳米柱LED器件，表现出了良好的发光特性，但在这种单一紫外光光刻技术其局限性在于衍射极限，对于小于1微米长的单纳米线，这种加工工艺并不能实现。

目前，专利文献CN103383980A公开了一种利用紫外软纳米压印技术(UV-NIL)来制备有序氮化镓纳米阵列的方法。该方法采用PMMA和紫外固化胶双层胶技术紫外软压印制备大面积、低缺陷的氮化镓纳米柱，从而实现阵列有序且具有均匀直径长度的氮化镓纳米阵列。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种具有低维量子结构的InGaN/GaN多量子阱单纳米柱LED器件。

本发明采用的技术方案为：一种InGaN/GaN多量子阱单纳米柱LED器件，包括

器件基片；

沉积在器件基片上的器件绝缘层；

镀在器件绝缘层上的金属电极膜层；