[发明专利]一种垂直结构氮化物RC LED和制备方法

说明书

本发明公开了一种垂直结构氮化物RC LED及其制备方法，由下到上包括导电衬底、氮化物DBR1、氮化物层1、多量子阱有源区层、氮化物层2、透明导电插入层、氮化物DBR2，所述导电衬底和氮化物DBR2上均设有金属电极。本发明中的氮化物DBR1和氮化物DBR2是利用磁控溅射制备的材料，其晶体结构是多晶甚至非晶的，因此可以减少应力和应力累计。本发明中氮化物DBR1和氮化物DBR2由Al_xIn_1‑xN层和Al_yIn_1‑yN层周期循环交替组合，可以根据DBR目标反射波长，调节Al_yIn_1‑yN/Al_xIn_1‑xDBR中Al成分，最大程度的减少对DBR目标反射波长光的吸收。本发明中导电Si衬底上制备导电Al_yIn_1‑yN/Al_xIn_1‑xN DBR中引入了掺杂元素，可以制备垂直电流注入型RC LED，提高RC LED性能。

技术领域

本发明属于半导体光电器件技术领域，提出一种垂直结构氮化物RC LED 和制备方法。

背景技术

近年来，氮化物发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)作为新一代绿色光源，广泛应用于照明、背光、显示、指示等领域。但LED芯片应用与显示还存在发光方向性差，发光光谱较宽，散热的问题。谐振腔发光二极管(Resonant Cavity Light EmittingDiode，简称RC LED)是一种辐射区在光学腔中的LED。光学腔的谐振波长与有源区的发光波长接近或谐振，因此光学腔也称为谐振腔，来自谐振腔内部的发光区的自发辐射特性由于谐振腔效应而得到增强。并且通过减薄芯片厚度，精确设计F-P微腔来抑制侧壁出光，提高正面出光方向性；减薄芯片厚度抑制导波模式，提高LED的提取效率；利用光干涉效应，筛选满足干涉相长条件的光频率，减小LED发光光谱谱宽。具有高发光效率、发光方向性、发光均匀性、发光速度，低发光光谱谱宽的RC LED应用于显示中，将对应提高Micro-LED显示的亮度、色彩饱和度、对比度、均匀度、刷新率、显示阈值和稳定性。

F-P谐振腔RC LED是最常见和最终的一类RC LED，其中两端DBR反射镜一般用来构成谐振腔F-P谐振腔。E.F.Schubert早在1994年就在Science报道高效高方向性GaAs基F-P微腔Micro-LED。GaN基F-P微腔主要受限于 Al_xGa_1-xN/GaN DBR材料生长。氮化物DBR一般都只用金属有机化学气相沉积 (MOCVD)方法生长，但是由于MOCVD生产所得到的氮化物都是单晶，氮化物DBR层间存在晶格失配，会有较大的应力产生。为了获得较大的反射率，一般需要生长数十甚至更多的氮化物DBR周期数，应力随着DBR周期数和厚度增加而不断积累。当厚度超过应力临界厚度，将会以位错形式释放，降低氮化物DBR的质量，也会对DBR之后的氮化物结构生长，特别是氮化物多量子阱有源区发光造成很不利的影响。中国台湾交通大学郭浩中，厦门大学张保平教授等课题组通过MOCVD原位生长DBR结合介质DBR转移或两次转移介质DBR 制备适应于GaN基光电器件的F-P微腔，工艺比较复杂。另外，目前不管Al_xGa_1-xN/GaN DBR还是介质DBR都不导电，使得GaN基RC LED的电流必须侧向注入，影响RC LED的效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备方法简单，效率高的垂直结构氮化物RC LED 结构和制备方法。

本发明这种垂直结构氮化物RC LED，由下到上包括导电衬底、氮化物 DBR1、氮化物层1、多量子阱有源区层、氮化物层2、透明导电插入层、氮化物DBR2，所述导电衬底和氮化物DBR2上均设有金属电极。