[发明专利]一种抑制SRH非辐射复合的Micro LED器件及制备方法

权利要求书

1.一种抑制SRH非辐射复合的Micro LED器件，其特征为该器件的外延结构沿着外延生长方向依次包括衬底、缓冲层、N-型半导体材料层；所述的N-型半导体材料层分为第一N-型半导体材料层和第二N-型半导体材料层；其中第一N-型半导体材料层上矩阵均匀分布有矩形的第二N-型半导体材料层；第二N-型半导体材料层上依次覆盖有多量子阱层、P-型电流阻挡层、P-型半导体材料传输层；每个P-型半导体材料传输层的中心覆盖有P-型重掺杂半导体材料传输层；P-型半导体材料传输层上的非P-型重掺杂半导体材料传输层区域，覆盖有绝缘限制层，绝缘限制层的厚度与半导体材料传输层相同；绝缘限制层和半导体材料传输层的上表面，为电流扩展层，电流扩展层上分布有P-型欧姆电极。

2.如要求1所述的抑制SRH非辐射复合的Micro LED器件，其特征为所述的第一N-型半导体材料层上的非第二N-型半导体材料层区域，还分布有N-型欧姆电极。

3.如要求1所述的抑制SRH非辐射复合的Micro LED器件，其特征为所述的P-型重掺杂半导体材料传输层的投影面积为P-型半导体材料传输层投影面的50～95％；

所述的第二N-型半导体材料层的投影面积为第一N-型半导体材料层面积的60％～80％。

4.如要求1所述的抑制SRH非辐射复合的Micro LED器件，其特征为所述绝缘限制层材质为非掺杂的AlN、SiN、SiO₂、TiO₂、HfO₂或Ta₂O₅。

5.如要求1所述的抑制SRH非辐射复合的Micro LED器件，其特征为所述衬底为蓝宝石、SiC、单晶硅、AlN、GaN或石英玻璃，衬底沿着外延生长方向的不同可以分成极性面[0001]衬底、半极性面[11-22]衬底或非极性面[1-100]衬底；

所述缓冲层的材质为本征GaN，厚度为0.01～5μm；

所述第一N-型半导体材料层和第二N-型半导体材料层的材质为硅掺杂的GaN,厚度分别为1～5μm和0.1～2μm；

所述多量子阱层材质为In_x1Ga_1-x1N/GaN，其中，各组分系数0≤x1≤1，1≥1-x1≥0，量子垒的禁带宽度高于量子阱的禁带宽度，量子阱的个数大于等于1，量子阱In_x1Ga_1-x1N厚度为1～10nm，量子垒GaN厚度为5～50nm；

所述P-型电流阻挡层的材质为Al_x2Ga_1-x2N，其中，各组分系数0≤x2≤1，1≥1-x2≥0，厚度为10～100nm；

所述P-型半导体材料传输层的材质为p型GaN,厚度为50～250nm；

所述P-型重掺杂半导体材料传输层的材质为p型GaN,掺杂浓度为1×10²⁵m^-3～1×10²⁸m^-3,厚度为10～50nm；

所述电流扩展层的材料为ITO、Ni/Au、氧化锌、石墨烯、铝或金属纳米线，厚度为10～100nm。

6.如要求1所述的抑制SRH非辐射复合的Micro LED器件，其特征为所述N型欧姆电极为Al/Au或Cr/Au,其中，N型欧姆电极的投影面积为暴露的第一N-型半导体传输层面积的5％～100％；

所述P型欧姆电极的材质为Ni/Au、Cr/Au、Pt/Au或Ni/Al,P-型欧姆电极的投影面积为电流扩展层面积的5％～100％。

7.一种制作抑制SRH非辐射复合的Micro LED器件的方法，其特征为包括以下步骤:

第一步，在MOCVD反应炉中，将衬底在1250～1350℃下进行烘烤，将衬底表面异物进行清除，然后分别生长缓冲层、N-型半导体材料层、量子阱层、P-型电流阻挡层、P-型半导体材料传输层和P-型重掺杂半导体材料传输层；

第二步，在第一步得到的P-型重掺杂半导体材料传输层上，通过光刻和刻蚀工艺制作台阶，曝露出60～80％面积的N-型半导体材料层，即N-型半导体材料层被分为被刻蚀为单个独立台面的第二N-型半导体材料层和整体未被刻蚀的第一N-型半导体材料层上下两部分；

第三步，在第二步得到的P-型重掺杂半导体材料传输层上，通过光刻和刻蚀工艺制作台阶，刻蚀深度为10～50nm，曝露出P-型半导体材料传输层；

第四步，在第三步得到的P-型重掺杂半导体材料传输层上沉积生长绝缘限制层；随后利用光刻技术刻蚀掉P-型重掺杂半导体材料传输层和N-型半导体材料层表面垂直覆盖的绝缘限制层；

第五步，在第四步的电流限制层和P-型重掺杂半导体材料传输层上蒸镀电流扩展层，并通过光刻和刻蚀技术去掉N-型半导体材料层表面覆盖的电流扩展层；

第六步，通过光刻和蒸镀技术分别制备出P-型欧姆电极以及N-型欧姆电极；

由此制得所述的抑制侧壁SRH非辐射复合的Micro LED器件。