[发明专利]一种超柔性氮化镓基金字塔结构半导体器件及其制备方法

权利要求书

1.一种超柔性氮化镓基金字塔结构半导体器件，其特征在于，包括自下到上依次设置的柔性衬底(34)、导电粘结层(33)、SiO₂掩膜(12)、金字塔阵列(2)及P面透明电极(35)，金字塔阵列(2)中的各金字塔之间填充有绝缘填充材料(31)，金字塔阵列(2)中各金字塔均包括金字塔形结构的非故意掺杂氮化镓(21)以及依次覆盖于非故意掺杂氮化镓(21)上的n型氮化镓层(22)、量子阱层(23)、p型氮化镓层(24)及透明导电层(25)，其中，非故意掺杂氮化镓(21)的下端穿过SiO₂掩膜(12)与导电粘结层(33)相连接，透明导电层(25)的顶部穿出绝缘填充材料(31)插入于P面透明电极(35)内。

2.根据权利要求2所述的超柔性氮化镓基金字塔结构半导体器件，其特征在于，所述透明导电层(25)的材质为ITO。

3.根据权利要求2所述的超柔性氮化镓基金字塔结构半导体器件，其特征在于，绝缘填充材料(31)的材质为PMMA、PDMS或硅胶。

4.根据权利要求2所述的超柔性氮化镓基金字塔结构半导体器件，其特征在于，导电粘结层(33)为导电胶水、导电胶带、金属材料或合金焊料。

5.根据权利要求2所述的超柔性氮化镓基金字塔结构半导体器件，其特征在于，P面透明电极(35)包括导电层以及设置于导电层上的金属电极，其中，金属电极的材质为Ni、Ag、Pt、Au、Al及Ti中的一种或几种，金属电极为网格状、条状或圆环状，金属电极的线宽大于等于100μm；导电层的材质为银纳米线、铜纳米线、ITO纳米线及石墨烯中的一种或几种。

6.一种权利要求1所述的超柔性氮化镓基金字塔结构半导体器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将SiO₂掩膜(12)覆盖于蓝宝石衬底(11)上，再在SiO₂掩膜(12)及蓝宝石衬底(11)上进行图形化，得图形化的衬底，然后在图形化的衬底上生长金字塔阵列(2)，再通过绝缘填充材料(31)填充金字塔阵列(2)中各金字塔之间的间隙，并刻蚀露出金字塔阵列(2)中各金字塔的顶端；

2)将金字塔阵列(2)转移至半固化的PDMS临时衬底(32)上，其中，金字塔阵列(2)中各金字塔的顶端朝下并与半固化的PDMS临时衬底(32)相连接，再剥离蓝宝石衬底(11)，然后将金字塔阵列(2)、半固化的PDMS临时衬底(32)及SiO₂掩膜(12)组成的结构在竖直方向进行转动，使金字塔阵列(2)中各金字塔的顶部朝上，再将SiO₂掩膜(12)的底部通过导电粘结层(33)粘接至柔性衬底(34)上；

3)剥离半固化的PDMS临时衬底(32)，并露出金字塔阵列(2)中各金字塔的顶部，然后在绝缘填充材料(31)上制作P面透明电极(35)。

7.根据权利要求6所述的超柔性氮化镓基金字塔结构半导体器件的制备方法，其特征在于，步骤2)中将金字塔阵列(2)转移至半固化的PDMS临时衬底(32)上的具体操作为：制作半固化的PDMS临时衬底(32)，再将金字塔阵列(2)转移至半固化的PDMS临时衬底(32)上，然后将半固化的PDMS临时衬底(32)及金字塔阵列(2)构成的结构放置到90℃的环境下烘烤10min，使其二次固化。

8.根据权利要求6所述的超柔性氮化镓基金字塔结构半导体器件的制备方法，其特征在于，步骤2)中采用激光剥离技术去除蓝宝石衬底(11)，其中，剥离过程中的脉冲功率为550mJ/cm²-780mJ/cm²。

9.根据权利要求6所述的超柔性氮化镓基金字塔结构半导体器件的制备方法，其特征在于，步骤3)中采用机械剥离的方式剥离半固化的PDMS临时衬底(32)，其中，半固化的PDMS临时衬底(32)与金字塔阵列(2)中各金字塔之间的粘结力小于柔性衬底(34)与金字塔阵列(2)中各金字塔之间的粘结力。

10.根据权利要求6所述的超柔性氮化镓基金字塔结构半导体器件的制备方法，其特征在于，步骤1)中采用激光打孔的方式在SiO₂掩膜(12)及蓝宝石衬底(11)上进行图形化。