[发明专利]一种增加GaN Micro-LED颜色转换效率的方法

说明书

本发明公开了一种增加GaN Micro‑LED颜色转换效率的方法，在P型GaN表面刻孔至有源区，使用Ag纳米颗粒和发光量子点进行填充；该方法是将P型台面压印出一个个圆形孔洞图形并将其刻蚀至有源区，在孔洞内填充发光量子点的同时填充金属Ag量子点，实现金属Ag量子点与有源区进行共振，从而实现增加颜色转换效率的功能。本发明减少了有源区的能量损耗，同时金属量子点跟有源区的近距离接触，使得两者之间共振增加，有利于增加有源区的能量提取效率。将两者充分结合，GaN Micro‑LED使得颜色转换效率大大增加。

技术领域

本发明属于LED技术领域，具体涉及一种利用Ag纳米颗粒和发光量子点填充以增加GaN Micro-LED颜色转换效率的工艺制作方法。

背景技术

近几年来，随着照明显示技术的不断发展，对发光器件的发光性能、亮度以及功耗等方面都提出了更高更全面的要求。在如此大环境的背景下，Micro-LED应运而生。Micro-LED 作为新一代的显示技术，有自己独特的优势，由于器件尺寸很小(单个像素微米级)，其结构可以进行薄膜化、阵列化以及微型化。伴随着尺寸缩小，带来的是更高的亮度、解析度以及色彩饱和度。同时在发光效率上要相对于LCD基OLED更加高。

要将Micro-LED制作成背光显示单元并实现全彩色化主要通过两种途径：其一是将独立的三原色基片转移到同一个基底上实现发光，如遇Micro-LED尺寸微小，转移过程繁杂，需要用到巨量转移技术，可能造成成品率低等不良影响。其二是在单色发光基片上涂抹一层发光量子点(QDs)，通过单色光激发，产生不同的光色，已到达产生白光的目的，但是在这一过程中，由于量子点本身固有性质，会导致颜色转换效率低下等影响。经研究发现，在GaN 表面涂抹一层Ag纳米颗粒，会与有源区产生共振，从而可以增加颜色转化效率。

目前所做的研究大部分都以，表面散布金属量子点从而增加共振为主，有研究指出，金属量子点与有源区距离的远近影响共振的强弱，进而影响颜色转换的效率，金属量子点离有源区越近，共振越明显。本发明中，才用了挖孔至有源区填充量子点的方法，大大的缩减了金属量子点与有源区之间的距离，有效地增强了金属量子点与有源区之间的共振，能够使颜色转换效率大大提高。

发明内容

本发明目的在于提供了一种具有高颜色转化效率的Ags+QDs Micro-LED工艺制作方法，该方法是将P型台面压印出一个个圆形孔洞图形并将其刻蚀至有源区，在孔洞内填充发光量子点的同时填充金属Ag量子点，实现金属Ag量子点与有源区进行共振，从而实现增加颜色转换效率的功能。

本发明采用的技术方案为一种高颜色转换效率的Ags+QDs Micro-LED器件制作的方法包括：

步骤1：取外延结构，该外延结构1包括蓝宝石衬底、N型氮化镓层、有源层和P型氮化镓层；

步骤2：采用溅射方法在P型氮化镓表面制作一层氧化铟锡(ITO)透明导电层，其厚度为70nm；

步骤3：采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法，在ITO透明导电层上生长一层二氧化硅作为硬掩膜，其厚度为300nm；

步骤4：采用纳米压印的方法，在二氧化硅表面压印出周期性排列小孔图案，小孔大小为直径1μm，图形间间隔为1μm；

步骤5：采用反应离子刻蚀(RIE)的方法将小孔刻蚀至透明导电层ITO表面；

步骤6：采用匀胶、前烘、曝光、显影、坚膜的光刻方法，在纳米压印层表面制作光刻掩膜；运用离子耦合刻蚀(ICP)的方法将没有光刻胶掩膜的部分刻蚀至有源层。然后将光刻胶用丙酮清洗干净，并将二氧化硅硬掩膜层连同纳米压印图层一并腐蚀去除；

步骤7：采用匀胶、前烘、曝光、显影、坚膜的光刻方法，在透明导电层上制作光刻胶掩膜；运用ICP的方法将没有光刻胶的部分刻蚀至N型氮化镓台面，将光刻胶清洗掉，形成 N型台阶；