[发明专利]垂直金字塔结构LED及其制备方法

权利要求书

1.一种垂直金字塔结构LED，其特征在于，包括：衬底（1）、介质层（2）和外延层，所述外延层位于所述衬底（1）之上，其中，

所述衬底（1）为与GaN晶格失配度在1％～15％的宽禁带β-Ga₂O₃衬底；

所述外延层包括金字塔结构（3），所述金字塔结构（3）直接接触所述衬底（1）；所述金字塔结构（3）采用的材料为n型GaN；

其中，所述垂直金字塔结构LED通过如下步骤制备：

在所述衬底（1）上沉积介质层（2）；

把介质层（2）制备成具有周期性孔洞结构的图形化掩膜；

在图形化掩膜的基础上，填满所述孔洞结构并继续生长形成金字塔式结构（3）。

2.根据权利要求1所述的垂直金字塔结构LED，其特征在于，所述介质层（2）的材料为SiO₂或SiN_X，其中，x的值介于0至5之间，介质层（2）的厚度为20nm~200nm。

3.根据权利要求1所述的垂直金字塔结构LED，其特征在于，所述介质层（2）的孔洞结构俯视图形为正六边形；所述金字塔结构（3）是侧面均为（1-100）面，顶面为（0001）面的六角金字塔结构。

4.根据权利要求3所述的垂直金字塔结构LED，其特征在于，所述六角金字塔结构的高度为2μm～10μm，所述金字塔结构（3）掺杂元素Si，掺杂浓度为10¹⁸cm^-3~10²⁰cm^-3。

5.根据权利要求1所述的垂直金字塔结构LED，其特征在于，所述外延层还包括：

多量子阱发光层（4），生长在金字塔结构（3）的侧面上；

p型AlGaN电子阻挡层（5），生长在多量子阱发光层（4）上；

p型GaN层（6），生长在p型AlGaN电子阻挡层（5）上；

透明导电层，制备在p型GaN层（6）上。

6.根据权利要求5所述的垂直金字塔结构LED，其特征在于，所述多量子阱发光层（4）的材料为：In_XGaN/GaN，其中X的值介于12至18之间，InGaN层厚度为2~3nm；GaN层厚度为10~12nm。

7.根据权利要求5所述的垂直金字塔结构LED，其特征在于，所述p型GaN层采用掺杂Mg元素获得，掺杂浓度为10¹⁷cm^-3~10¹⁸cm^-3。

8.根据权利要求5所述的垂直金字塔结构LED，其特征在于，所述透明导电层材料为ITO。

9.根据权利要求5所述的垂直金字塔结构LED，其特征在于，还包括p电极和n电极，分别制备在透明导电层之上和衬底底面。

10.一种垂直金字塔结构LED制备方法，其特征在于，包括：

在衬底（1）上沉积介质层（2）；其中，所述衬底（1）为与GaN晶格失配度在1％～15％的宽禁带β-Ga₂O₃衬底；

把介质层（2）制备成具有周期性孔洞结构的图形化掩膜；

在图形化掩膜的基础上，填满所述孔洞结构并继续生长形成金字塔结构（3）；所述金字塔结构（3）采用的材料为n型GaN；

其中，所述金字塔结构（3）直接接触所述衬底（1）。

11.根据权利要求10所述的垂直金字塔结构LED制备方法，其特征在于，还包括：

在金字塔结构（3）上生长多量子阱发光层（4）；

在多量子阱发光层上生长p型AlGaN电子阻挡层（5）和p型GaN层（6）；

在p型GaN层（6）上蒸镀透明导电层；

在透明导电层和衬底底面分别制备p/n电极。