[发明专利]一种GaN基LED光源及其制备方法

说明书

本发明公开了一种GaN基LED光源及其制备方法，所述制备方法包括：衬底取样，并用浓磷酸溶液对其表面进行预处理；在衬底上依次沉积GaN缓冲层、p‑GaN势垒层；在p‑GaN势垒层上沉积本征In_xGa_1‑xN层；在本征In_xGa_1‑xN层上沉积本征GaN势垒层；在本征GaN势垒层上沉积氧化物介质层；先在氧化物介质层上淀积磁性金属层，再在磁性金属层的中心位置采用紫外光刻技术和湿法刻蚀技术制得一金属台阶图案；在垂直于GaN缓冲层的方向外加一磁场，制得GaN基LED光源。本发明GaN基LED光源体积小、结构紧凑且可在室温下工作，外加的磁场实现了偏振光方向的可控性调控，实用性佳，具有广泛的工业推广价值。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种GaN基LED光源及其制备方法。

背景技术

LED光源为发光二极管光源，具有体积小、寿命长、效率高等优点，可连续使用长达10万个小时，LED光源在照明领域的应用越来越广泛。相较于光波长和强度，光的偏振性因包含更多的矢量信息而成为目前的研究重点，并已在民用和工业领域广泛开展，例如图像显示、目标成像和识别、生物医学、通信和遥感等领域。目前，通常采用在光源系统上额外增加偏振片的方式以产生所需要的偏振光，本发明的发明人发现上述偏振光的产生方式会导致整个光源系统无法满足小型化、集成化的设计和使用要求。

目前，半导体器件主要利用载流子电荷运动来传输信息，载流子除带电荷外，还具有另一个自由度-自旋特性，自旋电子器件是通过控制电子自旋方向来实现信号调控的器件。GaN材料作为第三代半导体的代表性材料，因具有自旋-轨道耦合和自旋弛豫特性，可被用于制备在室温下工作的自旋电子器件。因此，如何结合GaN材料、设计或研发一种体积小且偏振可控的GaN基LED光源，就成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种GaN基LED光源及其制备方法，所述GaN基LED光源具有体积小、结构紧凑且偏振方向可调控的优点，实用性佳。

本发明的目的，将通过以下技术方案得以实现：

根据本发明的一个方面，提供了一种GaN基LED光源的制备方法，包括如下步骤：

衬底取样，并用浓磷酸溶液对所述衬底的表面进行预处理；

在所述衬底的上表面依次沉积GaN缓冲层、p-GaN势垒层；

在所述p-GaN势垒层的上表面沉积本征In_xGa_1-xN层；

在所述本征In_xGa_1-xN层的上表面沉积本征GaN势垒层；

在所述本征GaN势垒层的上表面沉积氧化物介质层；

先在所述氧化物介质层的上表面淀积一层磁性金属层，再在所述磁性金属层的中心位置采用紫外光刻技术和湿法刻蚀技术制得一金属台阶图案；

在垂直于所述GaN缓冲层的方向，外加一用于调节光偏振方向的磁场，从而制得GaN基LED光源。

根据本发明的另一方面，提供了一种GaN基LED光源，由本发明的制备方法制得，所述GaN基LED光源包括位于底部的衬底，以及从下至上依次沉积在所述衬底上的GaN缓冲层、p-GaN势垒层、本征In_xGa_1-xN层、本征GaN势垒层和氧化物介质层，所述氧化物介质层上的中心位置处设有一磁性金属制成的金属台阶图案，且在垂直于所述GaN缓冲层的方向外加有用于调节光偏振方向的磁场。

进一步地，所述GaN缓冲层的厚度为0.1~ 2 。