[发明专利]均匀半导体纳米线和纳米片发光二极管

说明书

本发明涉及均匀半导体纳米线和纳米片发光二极管。本公开涉及半导体结构，并且更具体地涉及均匀半导体纳米线和纳米片发光二极管及其制造方法。该结构包括缓冲层；在所述缓冲层上的至少一个电介质层，所述至少一个电介质层具有暴露所述缓冲层的多个开口；以及形成在所述开口中并且在所述至少一个电介质层上方延伸的多个尺寸和形状均匀的纳米线或纳米片。

技术领域

本公开涉及半导体结构，更特别地，涉及均匀半导体纳米线和纳米片发光二极管及其制造方法。

背景技术

发光二极管(LED)需要光学透明且高度导电的电极。在LED中，除了诸如作为电化学活性的感应的电解质的介质之外，材料还与电荷收集器接触。当适当的电压施加到LED器件的引线上时，电子能够与LED器件内的电子空穴复合，以光子的形式释放能量。

二维(2D)LED是平面器件，该平面器件发射来自它们的平坦表面处或附近的薄层材料的光。另一方面，在三维(3D)LED中，光能够从器件的所有侧面发射。3D LED的制造带来许多问题，包括纳米线和纳米片的微加载以及由于不均匀直径的纳米线或纳米片LED引线导致的光谱扩展和产量损失。

发明内容

在本公开的一个方面中，一种结构包括：缓冲层；位于所述缓冲层上的至少一个电介质层，所述至少一个电介质层具有暴露所述缓冲层的多个开口；以及形成在所述开口中并在所述至少一个电介质层上方延伸的多个尺寸和形状均匀的纳米线或纳米片。

在本公开的一个方面中，一种方法包括：在缓冲层上形成第一电介质材料；在所述第一电介质上形成第二电介质；蚀刻通过所述结构的所述第一电介质和所述第二电介质的多个开口，所述蚀刻在所述缓冲层上停止；用种子材料填充所述多个开口；以及去除所述结构的所述第二电介质以暴露与所述多个开口的形状一致的多个纳米线或纳米片种子。

在本公开的一个方面中，一种方法包括：直接在缓冲层上形成第一电介质材料；直接在所述第一电介质材料上形成第二电介质材料；蚀刻穿过所述第一电介质材料和所述第二电介质材料的多个开口，暴露所述缓冲层；在所述多个开口中从所述暴露的缓冲层生长纳米线或纳米片种子；去除所述第二电介质材料以部分地暴露与所述多个开口的形状一致的多个形状均匀的纳米线或纳米片；在所述形状均匀的纳米线或纳米片的侧壁上形成多个量子阱；以及在所述多个量子阱中的每一个的侧壁上形成至少一种材料。

附图说明

通过本公开的示例性实施例的非限制性实例并参考所述多个附图，在以下详细描述中描述本公开。

图1示出了根据本发明的方面的引入结构以及相应的制造工艺。

图2示出了根据本公开的方面的除了其他特征之外的电介质材料的开口中的纳米线/纳米片以及相应的制造工艺。

图3示出了根据本公开的方面的除了其他特征之外的均匀纳米线/纳米片以及相应的制造工艺。

图4示出了根据本公开的方面的除了其他特征之外的纳米线/纳米片发光二极管(LED)以及相应的制造工艺。

具体实施方式

本公开涉及半导体结构，更特别地，涉及均匀半导体纳米线和纳米片发光二极管及其制造方法。更具体地，本公开涉及具有均匀纳米线或纳米片的3D LED。有利地，与二维(2D)LED相比，本公开减少了制造成本。具体而言，本公开可以将制造成本降低为大约2DLED的三分之一。此外，本公开提供了相同尺寸的纳米线或纳米片和相同的带隙，其导致更紧凑的光谱分布和制造产量。

在本公开中，纳米线或纳米片可以以均匀的形状生长，例如相同的圆形或矩形形状。这是通过在电介质材料中形成均匀形状的开口中生长纳米线或纳米片来实现的。在实施例中，通过例如CMOS工艺的常规图案化和蚀刻工艺来制造开口，其导致从像素到像素以及从晶片到晶片的纳米线或纳米片种子直径的精确控制。由此，在本公开中，制造工艺获得均匀尺寸的纳米线或纳米片LED。