[发明专利]一种硫化镉纳米带硅基异质结发光二极管及其制造方法

说明书

本发明公开一种硫化镉纳米带硅基异质结发光二极管，包括p型硅衬底，p型硅衬底的表面具有间隔分布的凸齿结构和阳极；还包括阴极和n型硫化镉纳米带，n型硫化镉纳米带的两端分别搭接凸齿结构和阴极，通过p型硅衬底与n型硫化镉纳米带复合形成p‑n异质结。本发明公开了一种硫化镉纳米带硅基异质结发光二极管的制备方法。本发明通过在硅衬底上刻蚀梳齿状结构，有效降低了衬底对可见光波段的吸收，在硫化镉纳米带中形成稳定高效的法珀腔，提高了辐射光的输出效率。

技术领域

本发明属于新型半导体电致发光器件领域，更具体地涉及一种硫化镉纳米带硅基异质结发光二极管和受激辐射激光二极管的结构及其制造方法。

背景技术

硅材料原料丰富，价格低廉，且硅基加工工艺日趋成熟，使得硅基发光器件成为人们竞相研究的重要课题。由于硅的间接带隙特性，导致高效硅基光源的实现存在极大的挑战。但研究工作者并没有就此停滞改善和提高硅基发光器件性能的步伐，新型硅基光源结构与器件仍在不断地优化和创新。

硅基发光二极管是实现硅基发光器件的一种重要途径，许多基于异质结构的硅基光源得到了提出和实现。但是直接在硅衬底上生长Ⅲ-Ⅴ/Ⅱ-Ⅵ半导体材料，由于晶格常数、晶格结构和热膨胀系数等的差异，导致了严重的晶格失配、内应力等问题，难以形成高效稳定的异质发光结构，而基于一维半导体纳米线/纳米带的硅基异质结发光二极管则巧妙的规避了异质结构晶格失配带来的影响。

硅的禁带宽度为1.12eV，其吸收光子的截止波长为1.1μm，故硅对于380-760nm的可见光波段有着强烈地吸收，严重降低了硅基可见光发光二极管的效率。如何降低硅衬底对可见光的吸收，形成稳定高效的腔体结构，改善与提高硅基可见光发光二极管的效率成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种新型的在可见光波段具有良好发光效率的半导体纳米带硅基异质结发光二极管和激光二极管，通过降低硅衬底对光的吸收，构建稳定高效的法珀腔，提高发光效率。

本发明的半导体纳米带硅基异质结发光二极管和激光二极管，通过p型硅衬底与n型硫化镉纳米带(CdS NB)复合形成p-n异质结。在硅衬底上刻蚀一系列的梳齿状结构，保证载流子有效注入的同时，又可减少硅衬底对光的吸收，降低损耗，在硫化镉纳米带中形成稳定高效的法珀腔。

本发明所采用的具体技术方案如下：

一种硫化镉纳米带硅基异质结发光二极管，包括p型硅衬底，p型硅衬底的表面具有间隔分布的凸齿结构和阳极；

还包括阴极和n型硫化镉纳米带，n型硫化镉纳米带的两端分别搭接凸齿结构和阴极，通过p型硅衬底与n型硫化镉纳米带复合形成p-n异质结。

作为优选的，所述的p型硅衬底为掺杂硅片，电阻率小于等于100Ω·cm。包括但不限于磷掺杂的p型硅衬底，硅衬底较小的电阻率有利于增强电流注入，提高辐射光输出效率。

作为优选的，以ITO玻璃作为阴极，ITO玻璃电阻小于等于10000Ω。ITO玻璃较小的电阻有利于增强电流注入，提高辐射光输出效率。

作为优选的，所述ITO玻璃与p型硅衬底的间距小于20μm。将两衬底的间距控制在合理的范围内，有利于降低传输损耗，提高电流传输效率。

作为优选的，所述n型硫化镉纳米带为In掺杂的硫化镉纳米带。

作为优选的，所述的阳极为溅射在p型硅衬底上的Ti/Au合金电极。

在另一技术方案中，阴极与阳极设置在同一硅衬底上，所述p型硅衬底的表面一侧设有凸齿结构，另一侧镀氧化物绝缘层和ITO导电薄膜作为阴极。

本发明还提供制备上述硫化镉纳米带硅基异质结发光二极管的方法，包括如下步骤：

1)p型硅衬底在硅衬底上刻蚀间隔分布的凸齿微纳结构，并溅射阳极电极；