[发明专利]具有应变改性表面有源区域的III价氮化物纳米线和其制造方法有效
申请号: | 201580050665.6 | 申请日: | 2015-08-07 |
公开(公告)号: | CN107251239B | 公开(公告)日: | 2019-06-28 |
发明(设计)人: | 琳达·罗马诺;王平 | 申请(专利权)人: | GLO公司 |
主分类号: | H01L33/02 | 分类号: | H01L33/02;H01L33/26 |
代理公司: | 北京律盟知识产权代理有限责任公司 11287 | 代理人: | 江葳 |
地址: | 瑞典*** | 国省代码: | 瑞典;SE |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 具有 应变 改性 表面 有源 区域 iii 氮化物 纳米 制造 方法 | ||
核‑壳纳米线装置包括檐区域,其具有从壳层上部顶端部分中的p平面到壳层下部中的m平面的结构不连续性。檐区域中的铟含量比壳层的p平面和m平面部分高至少5原子百分比。
本申请案要求2014年8月12日申请的美国临时申请案第62/036,363号的优先权,所述申请案的全部内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明的实施例大体上涉及半导体装置,如纳米线发光二极管(LED),并且确切地说,涉及具有不均匀有源区域的纳米线LED。
背景技术
作为平面LED的替代物,纳米线发光二极管(LED)受到越来越多的关注。与通过常规平面技术制造的LED相比,纳米线LED提供归因于纳米线的一维性质的独特特性、归因于较少晶格匹配限制的材料组合中的可挠性改良和在更大的衬底上进行加工的机会。
2012年3月20日颁布的美国专利案8,138,493(其以全文引用的方式并入本文中)指出难以在GaN系统中使用常规平面技术建造红外线到绿光波长区域中的发光二极管,并且这些发光二极管的功效远低于蓝色发光LED。这可归因于:a)红光和绿光波长区域中InGaN材料的混溶间隙(miscibility gap),因为理论上预期具有约0.4<x<0.8的InxGa1-xN不是稳定材料;和b)与蓝光LED中使用的低In含量InGaN相比,对于高In含量InGaN,LED结构的平面层的高固有缺陷密度使光子重组功效降低显著更高的程度。8,138,493专利案通过提供纳米结构LED装置解决这一问题,所述装置包含纳米线核心与纳米线壳层之间的InGaN量子点,其在改良的发射情况下提供红外线到绿光波长区域中的发光。作为实例,一种这类纳米结构LED装置包含由GaN制成的纳米线核心和嵌入基于GaN的壳层中的InGaN量子点。
发明内容
本发明的一个实施例提供核-壳纳米线装置,其包括檐区域,所述檐区域具有从壳层上部顶端部分中的p平面到壳层下部中的m平面的结构不连续性。檐区域中的铟含量比壳层的p平面和m平面部分高至少5原子百分比。
附图说明
图1示意性说明纳米线LED的基底的侧截面图。
图2示意性说明缓冲层上纳米线LED结构的侧截面图。
图3A和3B是纳米线LED装置的电子显微图,其中有源区域壳层形成于平滑、均匀的放射状表面上。
图4示意性说明纳米线LED装置的侧截面图,其中有源区域壳层形成于不均匀放射状表面上并且含有富含铟的区域。
图5A、5B、6B、7B和8是图4中展示的纳米线LED装置的电子显微图。图6A和7A是展示各别图6B和7B中所选择区域的组成的表格。
图9A、9B、9C和9E是根据本发明的另一个实施例的纳米线LED的电子显微图。图9D是展示图9C中所选择区域的组成的表格。
具体实施方式
在一个实施例中,在不均匀表面上形成有源区域壳层使得有源区域壳层具有不均匀轮廓(例如非竖直的放射状侧壁和/或在水平方向上随着在垂直方向上的高度而变化的不均匀厚度)。这种“波纹状”表面降低或消除外部壳层中的缺陷(例如堆叠疵点)。
在不均匀表面上形成包含一或多个In(Al)GaN/(Al)GaN量子阱的有源区域壳层引起在形成有源区域期间通过自行组装形成富含铟的In(Al)GaN区域(例如具有超过10原子百分比铟,如15到35原子百分比铟的InGaN或InAlGaN区域)。取决于所述区域的铟含量,相信这些富含铟的区域负责更长的波长频谱区域(例如绿光到黄光495-590nm峰值发射波长区域和/或橙光到红光591-650nm峰值发射波长区域)中的高亮度、高功效发射。
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