[发明专利]基于纳米图形的蓝绿量子点发光二极管及制备方法

权利要求书

1.一种基于纳米图形的蓝绿量子点发光二极管，自下而上包括：衬底层(1)、n型GaN层(2)、In_xGa_1-xN单量子点层(3)和p型GaN层(4)，其特征在于：在n型GaN层(2)上设有直径为20-200nm、高度为3-30nm，且分布均匀的纳米图形，在带有纳米图形的n型GaN层上生长In_xGa_1-xN单量子点层(3)，以提高量子点的电荷传输效率，减少表面位错密度，其In含量x的调整范围为0.15-0.5。

2.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述的In_xGa_1-xN单量子点层(3)，厚度为5-50nm。

3.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述的p型GaN层(4)的厚度为100-400nm。

4.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：纳米图形的n型GaN层(2)的厚度为2000-4000nm，掺杂浓度调整范围为6×10¹⁷cm^-1-6×10¹⁸cm^-1。

5.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述的衬底层(1)采用蓝宝石或硅或碳化硅。

6.一种基于纳米图形的蓝绿量子点发光二极管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)在MOCVD反应炉中，对衬底进行加热预处理，加热温度为1100-1300℃；

2)在预处理后的衬底上利用MOCVD设备生长2000-4000nm的n型GaN层；

3)在n型GaN层上使用提拉法或者旋转涂布法得到表面带有纳米球阵列的n型GaN层，纳米球的直径为20-200nm，纳米球溶液浓度为5％-15％；

4)在表面带有纳米球阵列的n型GaN层上利用ICP蚀刻技术得到带有纳米图形的n型GaN层，其中蚀刻厚度为3-30nm，刻蚀之后在去胶液和配置的HF酸溶液中将纳米球清洗掉；

5)在带有纳米图形的n型GaN层上利用MOCVD设备生长厚度为5-50nm的In_xGa_1-xN单量子点层，In的组分x范围为0.15-0.5；

6)在In_xGa_1-xN单量子点层上利用MOCVD设备生长厚度为100-400nm的p型GaN层，之后将反应室温度维持在750-850℃，在N₂气氛下，退火5-10min，完成对量子点发光二极管的制作。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤2)中利用MOCVD设备生长n型GaN层，其工艺条件如下：

反应室温度为1050-1100℃，

保持反应室压力为300-350Torr，

向反应室中同时通入流量为25000-30000sccm的氨气和流量为8-20sccm的硅源。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤5)中利用MOCVD设备生长In_xGa_1-xN单量子点层，其工艺条件如下：

反应室温度为800-900℃，

保持反应室压力为350-400Torr，

向反应室中同时通入流量为25000-30000sccm的氨气和流量为480-1600sccm的铟源。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤6)中利用MOCVD设备生长p型GaN层，其工艺条件如下：

反应室温度为950-1100℃，

保持反应室压力为150-250Torr，

向反应室同时通入流量为35000-45000sccm的氨气，流量为1800-2200sccm的镁源和流量为35-45sccm的镓源。