[发明专利]基于m面LiAlO2衬底的m面Ⅲ族氮化物的发光二极管

权利要求书

1.一种基于m面LiAlO₂衬底的m面Ⅲ族氮化物的发光二极管，包括：m面LiAlO₂衬底层、GaN缓冲层、发光层和电极，其特征在于：在GaN缓冲层与发光层之间设有SiN掩膜层，该SiN掩膜层上通过光刻工艺刻蚀掉部分SiN掩膜层直至GaN缓冲层形成的数根条纹；发光层为一层含有反型畴的m面Ⅲ族氮化物层，该m面Ⅲ族氮化物层包括n型m面Ⅲ族氮化物层和p型m面Ⅲ族氮化物层，其中，p型m面Ⅲ族氮化物层位于n型m面Ⅲ族氮化物层的右边。

2.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述的GaN缓冲层的厚度为30-50nm。

3.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述的SiN掩膜层的厚度为20-50nm，SiN掩膜层表面的每一根条纹宽度均为5-50nm，条纹间距为5-50nm。

4.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述的m面Ⅲ族氮化物层的厚度为700-2000nm。

5.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：m面Ⅲ族氮化物层，采用GaN或AlN或AlGaN。

6.一种基于m面LiAlO₂衬底的m面Ⅲ族氮化物的发光二极管的制备方法，包括如下步骤：

1)将m面LiAlO₂衬底置于金属有机化学气相淀积MOCVD反应室中，将反应室的真空度降低到小于2×10^-2Torr；再向反应室通入氢气，使MOCVD反应室压力升到20-760Torr，将衬底加热到1000℃，并保持10-30min，完成对衬底基片的热处理；

2)将热处理后的衬底基片置于温度为1000-1100℃的反应室，通入流量为3000-4000sccm的氨气，持续10-20min进行氮化；

3)将反应室温度降为950-1050℃，同时通入流量为3000-4000sccm的氨气和流量为100-200sccm的镓源，采用MOCVD工艺在氮化后的衬底上，生长厚度为30-50nm的GaN缓冲层；

4)采用MOCVD工艺在GaN缓冲层上生长厚度为20-50nm的SiN掩膜层，再采用光刻工艺按照5-50nm的间距刻蚀掉部分SiN掩膜层至GaN缓冲层，形成数根宽度为5-50nm的SiN条纹图形；

5)在SiN条纹图形和GaN缓冲层上采用MOCVD工艺生长厚度为700-2000nm的n型m面Ⅲ族氮化物层，再采用光刻工艺刻蚀掉部分n型Ⅲ族氮化物层；

6)在n型Ⅲ族氮化物层被刻蚀掉的地方采用MOCVD工艺生长厚度为700-2000nm的p型m面Ⅲ族氮化物层，再将反应室温度维持为850℃，在H₂气氛下退火；

7)采用溅射金属的方法分别在n型Ⅲ族氮化物层上沉积n型电极，在p型Ⅲ族氮化物层沉积p型电极，完成发光二极管器件的制作。

7.根据权利要求6所述的方法，其中步骤3)中采用MOCVD工艺生长GaN缓冲层，其工艺条件如下：

反应室压力为20-760Torr，

温度为950-1050℃，

氨气流量为3000-4000sccm，

镓源流量为100-200sccm。

8.根据权利要求6所述的方法，其中步骤4)中采用MOCVD工艺生长SiN掩膜层，其工艺条件如下：

反应室压力为20-760Torr，

温度为950-1100℃，

氨气流量为3000-4000sccm，

硅源流量为10-20sccm。

9.根据权利要求6所述的方法，其中步骤5)中采用MOCVD工艺生长n型m面N面Ⅲ族氮化物层，其工艺条件如下：

反应室压力为20-760Torr，

温度为950-1100℃，

氨气流量为2500-3500sccm，

Ⅲ族元素源流量为150-250sccm，

硅源流量为10-20sccm。

10.根据权利要求6所述的方法，其中步骤6)中采用MOCVD工艺生长p型m面Ⅲ族氮化物层，其工艺条件如下：

反应室压力为20-760Torr，

温度为950-1100℃，

氨气流量为2500-3500sccm，

Ⅲ族元素源流量为150-250sccm，

镁源流量为100-180sccm。