[发明专利]高速InGaN多量子阱微纳LED发光器件阵列及其制备工艺

说明书

本发明公开了一种一种高速InGaN多量子阱微纳LED发光器件阵列，在InGaN量子阱LED外延片上刻蚀形成蚀穿p型层、多量子阱层，深至n型层的纳米柱阵列，其特征在于：所述InGaN量子阱LED外延片分隔成四个区域，每个区域中的纳米柱阵列的直径一致，不同区域的纳米柱阵列的直径不同。并公开了其制备方法。本发明的高速InGaN多量子阱微纳LED发光器件阵列，在一个器件上划分成直径大小不同的四个区域，实现了不同直径和不同载流子寿命的微纳LED器件在同一衬底上的物理集成。器件自身的少数载流子寿命较小，响应速度更快，切换时间很短，因此可以作为响应时间短、刷新频率高的高速LED器件阵列。

技术领域

本发明涉及一种位置尺寸可控、周期有序的高速InGaN多量子阱微纳LED发光器件阵列及其制备工艺，属于半导体可见光显示、通信与光电子技术领域。

背景技术

随着可见光通信技术的发展以及对LED照明和通信性能的应用要求越来越高,微纳结构LED的出现很好的满足了以上的需求并成为了研究的热点。与传统LED芯片相比，GaN基微纳结构LED具有更好的电学和光学性能,拥有高亮度、高分辨率、低成本、响应速度快等诸多优点，是一种十分具有潜力的技术。LED器件的调制带宽主要受到有源区少数载流子寿命和RC带宽的影响。微纳LED器件由于微小尺寸的发光单元能有效的减小RC时间常数，同时由于表面效应显著降低了少数载流子的复合寿命，从而实现响应速度快和有效提升调制带宽的作用。

这些年物联网和可穿戴设备的应用兴起，虚拟现实(VR)和增强现实(AR)技术的发展，迫切需要实现头戴型设备的小型化，提高像素密度和实现非常快的帧率，获得完美的色彩呈现。借助微纳LED可以实现将电能高效转化为光能，体积也更加轻薄，使得VR，AR器件拥有更持久的续航能力。和LCD和OLED相比，它可以实现快速的切换时间作为显示器的切换速度以纳秒为单位，能够在超小尺寸下实现超高分辨率，同时具备超快的切换速度，微纳LED因此成为VR和AR的完美选择。

作为下一代革命性的显示技术，微纳LED，自身结构的微小化和阵列化，可以实现像素的单独定址，自发光。随着像素间距的缩小和像素尺寸的缩小，微纳LED有望超越传统的显示技术，实现小尺寸超高像素的显示效果，在显示技术领域，对画质来说会有质的提升。而且，它的功耗低，亮度高，具有超高的解析度和色彩饱和度，响应速度更快，使用寿命更长，效率较高等优点，整体表现极为出色。

发明内容

本发明的目的是：提供一种小尺寸高像素的高速InGaN多量子阱微纳LED发光器件阵列。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种高速InGaN多量子阱微纳LED发光器件阵列，在InGaN量子阱LED外延片上刻蚀形成蚀穿p型层、多量子阱层，深至n型层的纳米柱阵列，其特征在于：所述InGaN量子阱LED外延片分隔成四个区域，每个区域中的纳米柱阵列的直径一致，不同区域的纳米柱阵列的直径不同。

其中InGaN量子阱LED外延片的结构通常为：一衬底；一生长在衬底上的GaN缓冲层；一生长在缓冲层上的n型GaN层；一生长在n型GaN层上的InGaN/GaN量子阱有源层；一生长在量子阱有源层上的p型GaN层。

优选的，还包括十字形标记，通过十字形标记将InGaN量子阱LED外延片分隔成四个区域。

优选的，所述十字形标记分布在InGaN量子阱LED外延片的横向中位线和纵向中位线。

优选的，所述InGaN量子阱LED外延片四个区域中的纳米柱阵列的直径分别为1200～1600nm、700～1000nm、400～600nm、100～300nm，每个区域内的纳米柱阵列的纵向间距为10～50μm，横向间距为10～20μm，不同区域之间的间隔距离为1000～2000μm。

本发明还公开了上述的高速InGaN多量子阱微纳LED发光器件阵列的制备方法，其步骤包括：