[发明专利]一种半导体发光二极管的结构及其制作方法

权利要求书

1.一种半导体发光二极管的结构，包括衬底，缓冲层，n型半导体层，具有多量子阱的第一有源层、第二有源层及其形成的V形坑，以及第一有源层、第二有源层的V形坑界面的第一纳米锥；V形坑斜面、第一纳米锥的斜面具有一层与第一p型半导体层连接的导电通道；所述第二有源层的每对量子阱界面位置对应的V形坑斜面具有磁性纳米颗粒，第二有源层的每对量子阱界面位置对应的第一纳米锥中心具有第一金属纳米颗粒；所述的V形坑与第一纳米锥间隙填充透明隔离层，透明隔离层上方沉积第一电子阻挡层，第一p型半导体层和第二p型半导体层；所述第一纳米锥的高度高于第二p型半导体层，高于第二p型半导体层的第一纳米锥斜面具有第二金属纳米颗粒及相连的第二纳米锥，第二纳米锥的底部和顶端具有第二金属纳米颗粒。

2.根据权利要求1所述的一种半导体发光二极管的结构，其特征在于：所述第一有源层具有x对多量子阱，第二有源层具有y对多量子阱，x≥2，y≥2。

3.根据权利要求1所述的一种半导体发光二极管的结构，其特征在于：所述第一纳米锥、第二纳米锥的材料为III-V族半导体材料或II-VI族半导体材料。

4.根据权利要求1所述的一种半导体发光二极管的结构，其特征在于：第一纳米锥中心的第一金属纳米颗粒为Ag、Al、Ni、Au、Cu中的一种或多种；第二金属纳米颗粒为Ag、Al、Ni、Au、Cu中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种半导体发光二极管的结构，其特征在于：所述V形坑斜面的磁性纳米颗粒为具有磁性的单质和/或化合物；所述具有磁性的单质和/或化合物包含Ni、Co、Mn、FeCo、Fe₃O₄、Cr₂O₃、Fe₂CrSi。

6.根据权利要求1所述的一种半导体发光二极管的结构，其特征在于：所述的V形坑与第一纳米锥间隙填充的透明隔离层材料为透明绝缘氧化物或半导体；所述透明绝缘氧化物包含SiO₂。

7.根据权利要求1所述的一种半导体发光二极管的结构，其特征在于：V形坑斜面、第一纳米锥斜面的导电通道和第一p型导电层相连接，厚度为1～100nm，Mg掺杂浓度为1E19～1E21cm^-3。

8.如权利要求1～7任一所述的一种半导体发光二极管的结构的制作方法，其特征在于，包含以下步骤：

(1)在衬底上依次外延生长缓冲层，n型半导体层，具有x对多量子阱的第一有源层，具有y对多量子阱的第二有源层，第一有源层和第二有源层形成V形坑；

(2)在所述第一有源层、第二有源层的V形坑连接界面采用纳米定位沉积技术沉积第一纳米锥的生长催化剂，催化生长第一纳米锥；

(3)在所述第二有源层的每对量子阱界面位置对应的第一纳米锥位置各进行一次重新添加催化剂，使催化剂总量在界面处于过饱和状态，控制生长温度处于催化剂的固液交界温度，使部分催化剂处于熔融状态，部分处于固态，固态催化剂保留在第一纳米锥中心形成第一金属纳米颗粒，熔融状态的催化剂随第一纳米锥往上生长；

(4)在V形坑斜面、第一纳米锥斜面制作一层与第一p型半导体层连接的导电通道；

(5)在所述第二有源层的每对量子阱界面位置对应V形坑斜面采用纳米定位沉积技术沉积磁性纳米颗粒；

(6)在所述的V形坑与第一纳米锥间隙填充透明隔离层，然后在其上方沉积的第一电子阻挡层，第一p型半导体层、第二p型半导体层；

(7)采用步骤(3)生长的第一纳米锥的高度高于第二p型半导体层，在高于第二p型半导体层的第一纳米锥斜面采用纳米定位沉积技术沉积第二金属纳米颗粒的催化剂，该催化剂处于过饱和状态，使部分催化剂处于熔融状态，部分处于固态，固态催化剂保留在第一纳米锥与第二纳米锥的界面，熔融状态催化剂催化生长第二纳米锥并保留在纳米锥顶端，形成具有双重金属纳米颗粒的第二纳米锥。