[发明专利]一种纳米管LED及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及LED制备技术领域，特别涉及一种纳米管LED及其制作方法。

背景技术

发光二极管(LED)具有体积小、发光效率高、节能、环保等优点，目前已经在照明和显示领域占据主导地位，它已经成为21世纪照明和显示领域的发展趋势。随着社会和科技的发展进步，人们对LED的要求越来越高。高光效、大功率LED已经成为目前照明LED的主流发展趋势。

为了获得高光效、大功率LED，目前通常的做法是采用bonding(焊接)和激光剥离的方法将LED转移到导热性能优异的Cu、Si、陶瓷等基板。其中，bonding(焊接)是指利用焊接机将蓝宝石衬底LED外延片通过AuSn合金焊接到Cu、Si、陶瓷等基板上，然后，再使用激光剥离蓝宝石衬底。通过改善散热性能，提高LED在大电流下的工作效率。但是bonding的焊料为AuSn合金，价格昂贵，且容易造成虚焊、漏焊等缺陷，同时激光剥离成本也较高，还需要在较大的工作电流下才能获得高光效。并且现有的LED芯片由于发光层(P－GaN层、多量子阱层、n－GaN层)之间紧密连接，散热效果差，影响了LED的发光效率。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种具有可以取代bonding和激光剥离工艺并且在较小电流下也能获得高光效的、散热性质良好的纳米管结构LED，一种纳米管LED及其制作方法。

本发明解决其问题所采用的技术方案是：

一种纳米管LED，包括衬底和设置在衬底上的外延层，所述外延层垂直刻蚀有多个具有相同结构的纳米管，所述纳米管的内壁和/或外壁附着有金属纳米粒子。

进一步，所述的纳米管呈阵列式排布。

进一步，所述金属纳米粒子层为由Ag纳米粒子组成的Ag纳米粒子层。

进一步，所述纳米管包括从上至下依次设置的P－GaN层、多量子阱层和n－GaN层。

进一步，所述纳米管的外径范围为：100－990nm，内径范围为：50－600nm。

进一步，所述纳米管之间的间距范围为：200－2500nm。

进一步，所述纳米管和金属纳米粒子之间设置有SiO₂层。

进一步，所述SiO₂层的厚度范围为：5－10nm。

进一步，所述纳米管的截面为圆形、方形或正多边形。

进一步，还公开了以上所述纳米管LED的制作方法，包括以下步骤，

S1：采用MOCVD在蓝宝石衬底上外延LED，获得高质量LED外延片；

S2：旋涂光刻，使用提前制备好的金属掩膜板作为掩膜，曝光显影，获得需要刻蚀的纳米管截面图案；

S3：采用ICP刻蚀，刻蚀到n－GaN，获得纳米管阵列LED，纳米管的外径为100－990nm，内径为50－600nm，纳米管之间相距200－2500nm；

S4：采用PECVD在纳米管阵列LED外面包裹一层5－10nm的SiO₂；之后，再蒸镀一层8－20nm的Ag膜；

S5：快速升温为750－950℃，退火30－120s，即可在SiO₂表面形成均匀分布的Ag纳米粒子；

S6：套刻，除去纳米管LED上方的SiO₂；

S7：采用热蒸发镀膜机在纳米管LED上方沉积一层厚度为200nm的ITO薄膜；

S8：按标准工艺制备电极，即可获得结构完整的纳米管阵列LED。

本发明的有益效果是：本发明采用的一种纳米管LED，通过在外延层采用纳米管结构，通过纳米管间的间隙以及纳米管的空心结构形成大量的空间间隙，LED芯片中各个纳米管产生的热量就可以通过大量的空间间隙散发掉，提升了LED芯片的散热性能。同时还可以利用纳米管阵列的特殊光学特性，可以提高LED在垂直方向的出光效率；同时通过在纳米管上镀金属纳米粒子，利用局域表面等离子体增强效应，在小电流下实现高光效，而位于纳米管表面的金属纳米粒子由于具有高反射特性，还可以将侧面的发光反射出去，提高了LED芯片的出光效率。

附图说明

下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。

图1是本发明刻蚀纳米管的掩膜结构示意图；

图2是本发明的纳米管LED结构俯视图；

图3是本发明的纳米管LED结构的简单结构示意图；

图4是本发明的纳米管LED完整结构的侧面视图；