[发明专利]一种InGaN图形衬底模板及其制备方法和在红光Micro-LED芯片中的应用

权利要求书

1.一种InGaN图形衬底模板，其特征在于，依次包括衬底、GaN层、模板层、GaN六棱锥阵列和InGaN六棱台阵列；其中：

所述模板层内部有贯穿模板层的GaN圆台或六棱台阵列，所述GaN圆台或六棱台中上底面面积大于下底面；

所述GaN六棱锥阵列为从所述GaN圆台或六棱台阵列上继续生长GaN晶体得到的；

所述InGaN六棱台阵列中InGaN六棱台下底面位于模板层上，下底面面积大于上底面，轴线与所述GaN六棱锥轴线重合，高度大于所述GaN六棱锥的高度；所述InGaN六棱台下底面的外接圆直径大于所述GaN六棱锥底面外接圆直径，所述InGaN六棱台下底面的六条边平行于所述GaN六棱锥底面的六条边，且所述InGaN六棱台和所述GaN六棱锥侧壁六个面均为{10-11}晶面。

2.根据权利要求1所述的InGaN图形衬底模板，其特征在于，所述GaN六棱锥阵列中，所述GaN六棱锥底面的边长为200～300nm，高度为150～300nm；所述InGaN六棱台阵列中，所述InGaN六棱台下底面边长为800～5000nm，上底面边长为100～4500nm，高度为800～5000nm；所述GaN圆台或六棱台阵列中，GaN圆台的下底面直径或GaN六棱台的下底面外接圆直径为200～300nm，GaN圆台的上底面直径或GaN六棱台的上底面外接圆直径为400～600nm，相邻GaN圆台或六棱台之间的距离为3000～10000nm；所述GaN圆台或六棱台阵列的阵列角为30°～60°。

3.根据权利要求1所述的InGaN图形衬底模板，其特征在于，所述InGaN六棱台中In的含量为15～20％。

4.根据权利要求1所述的InGaN图形衬底模板，其特征在于，所述衬底为蓝宝石衬底、硅衬底或碳化硅衬底，厚度为300～500μm；所述模板层所用材料为二氧化硅或氮化硅，厚度50～100nm；所述GaN层厚度为2000～5000nm。

5.一种权利要求1-4任一项所述的InGaN图形衬底模板的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤一、准备衬底；

步骤二、在衬底上生长GaN层；

步骤三、在GaN层上沉积生长SiO₂模板层；

步骤四、在模板层上制备得到贯穿模板层的圆台或六棱台结构孔阵列，其中所述圆台或六棱台结构的上底面面积比下底面大；

步骤五、在模板层的圆台或六棱台结构孔阵列中生长GaN晶体，GaN晶体将孔填满后继续生长并在模板层表面形成GaN六棱锥结构，组成GaN六棱锥阵列；

步骤六、在模板层表面以GaN六棱锥结构的轴线为轴线生长InGaN晶体得到InGaN六棱锥结构，组成InGaN六棱锥阵列，其中所述InGaN六棱锥底面的六条边平行于所述GaN六棱锥底面的六条边，所述InGaN六棱锥结构底面外接圆直径比GaN六棱锥结构底面外接圆直径大，所述InGaN六棱锥结构比所述GaN六棱锥结构高；

步骤七、刻蚀掉所述InGaN六棱锥结构的顶端，暴露出InGaN六棱锥的c面，得到InGaN六棱台结构，然后打磨所述InGaN六棱台的上底面，使InGaN六棱锥的c面光滑，形成光滑平台，即得InGaN图形衬底模板。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，当模板层中的孔阵列为六棱台结构时，所述六棱台结构的侧壁六个面为{10-11}晶面；所述圆台或六棱台结构孔阵列中，孔阵列的阵列角为30°～60°。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述圆台或六棱台结构孔阵列中，圆台结构的下底面直径或六棱台结构的下底面外接圆直径为200～300nm，圆台结构的上底面直径或六棱台结构的上底面外接圆直径为400～600nm，相邻所述圆台或六棱台结构的间距为3000～10000nm；所述GaN六棱锥阵列中，所述GaN六棱锥底面的边长为200～300nm，高度为150～300nm；所述InGaN六棱台阵列中，所述InGaN六棱台下底面边长为800～5000nm，上底面形成的光滑平台边长为100～4500nm，高度为800～5000nm。