專利名稱：銀納米線透明電極氮化鎵基發(fā)光二極管及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體照明技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種銀納米線透明電極氮化鎵基發(fā)光二極管及其制作方法
背景技術(shù)：
氮化鎵材料是第三代半導(dǎo)體材料，禁帶寬度為3.4ev，由于它的性質(zhì)穩(wěn)定，又是波長(zhǎng)位于藍(lán)紫光的直接帶隙發(fā)光材料，因此是制造藍(lán)紫光發(fā)光二極管(LED)，高遷移率晶體管的材料，國(guó)家半導(dǎo)體照明把氮化鎵材料列為中心。由于P-GaN材料的摻雜濃度只有IO18-IO19Cm-3, P-GaN的歐姆接觸通常ITO (氧化銦錫)作為透明導(dǎo)電層，來彌補(bǔ)p-GaN摻雜濃度的不足引起的電流擴(kuò)展的不足。但是ITO(氧化銦錫)本身含有的是稀有金屬銦，而銦在地球上的含量是有限的，和不可再生的。所以開發(fā)一種新型的透明電極，節(jié)約稀有金屬有非常有現(xiàn)實(shí)意義的。銀納米線透明電極，來作為發(fā)光二極管P型氮化鎵的電流擴(kuò)展層正是滿足這一要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，基于一種銀納米線透明電極氮化鎵基發(fā)光二極管及其制作方法。該方法具有工藝簡(jiǎn)單，操作方便，高效率等特點(diǎn)，同時(shí)還能夠代替現(xiàn)有的ιτο(氧化銦錫)作為L(zhǎng)ED新型的透明電極。本發(fā)明不但可以降低成本，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)大面積，工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明提供一種銀納米線透明電極氮化鎵基發(fā)光二極管，其中包括一襯底；一外延層，制作在襯底上面，該外延層為臺(tái)階狀，其的一側(cè)形成有一臺(tái)面，該外延層用以受激，發(fā)光，電注入；—納米薄膜，生長(zhǎng)在外延層上，用于做電流擴(kuò)展層；一二氧化硅層，制作在外延層和納米薄膜靠近臺(tái)面的一端，并覆蓋部分納米薄膜的上表面；一 P電極，制作在納米薄膜上；一 η電極，制作在外延層上的臺(tái)面上。其中襯底的材料為硅、藍(lán)寶石或氮化鎵，其表面是平面或微圖形PSS，或者納米圖形。其中外延層包括依次生長(zhǎng)的材料為N型氮化鎵層、多量子阱發(fā)光區(qū)和P型氮化鎵層。其中納米薄膜為銀納米線透明導(dǎo)電薄膜。本發(fā)明還提供一種銀納米線透明電極氮化鎵基大功率發(fā)光二極管的制備方法，包括以下步驟I)、首先在襯底上依次外延生長(zhǎng)外延層和納米薄膜；
2)、掩?？涛g掉襯底上一側(cè)的部分外延生長(zhǎng)外延層和納米薄膜，形成臺(tái)面，刻蝕深度到達(dá)外延生長(zhǎng)外延層內(nèi)；
3)、在刻蝕后的外延層11和納米薄膜上生長(zhǎng)二氧化硅層；4)、掩?？涛g掉納米薄膜上的部分二氧化硅層和臺(tái)面上的部分二氧化硅層，保留外延層和納米薄膜靠近臺(tái)面一端的二氧化硅層；5)、在納米薄膜上制作P電極；6)、在臺(tái)面上制作η電極；7)、進(jìn)行氣體保護(hù)下的退火處理，以改善發(fā)光二極管的電性能，完成發(fā)光二極管的制作。其中襯底的材料為硅、藍(lán)寶石或氮化鎵，其表面是平面或微圖形PSS，或者納米圖形。其中外延層包括依次生長(zhǎng)的材料為N型氮化鎵層、多量子阱發(fā)光區(qū)和P型氮化鎵層。其中納米薄膜為銀納米線透明導(dǎo)電薄膜。


為使審查員能進(jìn)一步了解本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、特征及其目的，以下結(jié)合附圖及較佳具體實(shí)施例的詳細(xì)說明如后，其中圖1-5是本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參閱圖5所示，本發(fā)明提供一種銀納米線透明電極氮化鎵基發(fā)光二極管，其中包括一襯底10，該襯底10的材料為硅、藍(lán)寶石或氮化鎵，其表面是平面或微圖形PSS，或者納米圖形；一外延層11，制作在襯底10上面，該外延層11為臺(tái)階狀，其的一側(cè)形成有一臺(tái)面121，該外延層11用以受激，發(fā)光，電注入，其中外延層11包括依次生長(zhǎng)的材料為N型氮化鎵層、多量子阱發(fā)光區(qū)和P型氮化鎵層；一納米薄膜12，生長(zhǎng)在外延層11上，用于做電流擴(kuò)展層，其中納米薄膜12為銀納米線透明導(dǎo)電薄膜；銀納米線能夠?qū)崿F(xiàn)95%以上的光透過率，同時(shí)金屬銀與P-GaN結(jié)構(gòu)的功函數(shù)匹配較好，能夠?qū)崿F(xiàn)較低的接觸電阻(350mA，開啟電壓在3. 2V左右)。這一性能參數(shù)大大超過而目前研究階段的ZnO透明電極，石墨烯透明電極的性能。同時(shí)這與現(xiàn)在商用的ITO(氧化銦錫)透明電極的性能相當(dāng)，但是銀納米線透明電極的制作工藝不需要稀土金屬，符合現(xiàn)在國(guó)家倡導(dǎo)的節(jié)能環(huán)保，節(jié)約資源，尤其是稀有的珍貴資源的主題。一二氧化硅層13，制作在外延層11和納米薄膜12靠近臺(tái)面121的一端，并覆蓋部分納米薄膜12的上表面，二氧化硅層13的作用是用來保護(hù)多量子阱發(fā)光區(qū)，被刻蝕的P-GaN和N-GaN，防止電注入時(shí)引起的短路。一 P電極14，制作在納米薄膜12上，P電極14為cr/Pt/Au。
一 η電極15，制作在襯底10上的臺(tái)面121上，η電極15為Al/Ti/Au。請(qǐng)參閱圖I-圖5所示，本發(fā)明還提供一種銀納米線透明電極氮化鎵基大功率發(fā)光二極管的制備方法，包括以下步驟I)、首先在襯底10上依次外延生長(zhǎng)外延層11 (參閱圖I)和納米薄膜12 (參閱圖
2)，其中襯底10的材料為硅、藍(lán)寶石或氮化鎵，其表面是平面或微圖形PSS，或者納米圖形。2)、掩模刻蝕掉襯底10上一側(cè)的部分外延生長(zhǎng)外延層11和納米薄膜12(參閱圖
3)形成臺(tái)面121，刻蝕深度到達(dá)外延生長(zhǎng)外延層11內(nèi)，形成臺(tái)面121，其中外延層11包括依次生長(zhǎng)的材料為N型氮化鎵層、多量子阱發(fā)光區(qū)和P型氮化鎵層，其中納米薄膜12為銀納米線透明導(dǎo)電薄膜； 3)、在刻蝕后的外延層11和納米薄膜12上生長(zhǎng)二氧化硅層(參閱圖4)；4)、掩?？涛g掉納米薄膜12上的部分二氧化硅層和臺(tái)面121上的部分二氧化硅層13 (參閱圖5)，保留外延層11和納米薄膜12 —端的二氧化硅層13 ；5)、在納米薄膜12上制作P電極14 (參閱圖4)，P電極14為cr/Pt/Au。6)、在臺(tái)面121上制作η電極15 (參閱圖4)，η電極15為Al/Ti/Au。7)、進(jìn)行氣體保護(hù)下的退火處理，以改善發(fā)光二極管的電性能，完成發(fā)光二極管的制作，氣體保護(hù)下的退火是至關(guān)重要的，它的目的是實(shí)現(xiàn)銀納米線透明電極同P-GaN的歐姆接觸。退火的時(shí)間，溫度和特殊的氣氛保護(hù)是實(shí)現(xiàn)低歐姆接觸電阻的關(guān)鍵所在。以上所述，僅為本發(fā)明中的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變換或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的包含范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種銀納米線透明電極氮化鎵基發(fā)光二極管，其中包括 一襯底； 一外延層，制作在襯底上面，該外延層為臺(tái)階狀，其的一側(cè)形成有一臺(tái)面，該外延層用以受激，發(fā)光，電注入； 一納米薄膜，生長(zhǎng)在外延層上，用于做電流擴(kuò)展層； 一二氧化硅層，制作在外延層和納米薄膜靠近臺(tái)面的一端，并覆蓋部分納米薄膜的上表面； 一 P電極，制作在納米薄膜上； 一 η電極，制作在外延層上的臺(tái)面上。
2.如權(quán)利要求I所述的銀納米線透明電極氮化鎵基大功率發(fā)光二極管，其中襯底的材料為硅、藍(lán)寶石或氮化鎵，其表面是平面或微圖形PSS，或者納米圖形。
3.如權(quán)利要求I所述的銀納米線透明電極氮化鎵基大功率發(fā)光二極管，其中外延層包括依次生長(zhǎng)的材料為N型氮化鎵層、多量子阱發(fā)光區(qū)和P型氮化鎵層。
4.如權(quán)利要求I所述的銀納米線透明電極氮化鎵基大功率發(fā)光二極管，其中納米薄膜為銀納米線透明導(dǎo)電薄膜。
5.一種銀納米線透明電極氮化鎵基大功率發(fā)光二極管的制備方法，包括以下步驟 1)、首先在襯底上依次外延生長(zhǎng)外延層和納米薄膜； 2)、掩?？涛g掉襯底上一側(cè)的部分外延生長(zhǎng)外延層和納米薄膜，形成臺(tái)面，刻蝕深度到達(dá)外延生長(zhǎng)外延層內(nèi)； 3)、在刻蝕后的外延層11和納米薄膜上生長(zhǎng)二氧化硅層； 4)、掩?？涛g掉納米薄膜上的部分二氧化硅層和臺(tái)面上的部分二氧化硅層，保留外延層和納米薄膜靠近臺(tái)面一端的二氧化硅層； 5)、在納米薄膜上制作P電極； 6)、在臺(tái)面上制作η電極； 7)、進(jìn)行氣體保護(hù)下的退火處理，以改善發(fā)光二極管的電性能，完成發(fā)光二極管的制作。
6.如權(quán)利要求5所述的銀納米線透明電極氮化鎵基大功率發(fā)光二極管的制作方法，其中襯底的材料為硅、藍(lán)寶石或氮化鎵，其表面是平面或微圖形PSS，或者納米圖形。
7.如權(quán)利要求5所述的銀納米線透明電極氮化鎵基大功率發(fā)光二極管的制作方法，其中外延層包括依次生長(zhǎng)的材料為N型氮化鎵層、多量子阱發(fā)光區(qū)和P型氮化鎵層。
8.如權(quán)利要求5所述的銀納米線透明電極氮化鎵基大功率發(fā)光二極管的制作方法，其中納米薄膜為銀納米線透明導(dǎo)電薄膜。
全文摘要
一種銀納米線透明電極氮化鎵基發(fā)光二極管，其中包括一襯底；一外延層，制作在襯底上面，該外延層為臺(tái)階狀，其的一側(cè)形成有一臺(tái)面，該外延層用以受激，發(fā)光，電注入；一納米薄膜，生長(zhǎng)在外延層上，用于做電流擴(kuò)展層；一二氧化硅層，制作在外延層和納米薄膜靠近臺(tái)面的一端，并覆蓋部分納米薄膜的上表面；一P電極，制作在納米薄膜上；一n電極，制作在外延層上的臺(tái)面上。該方法具有工藝簡(jiǎn)單，操作方便，高效率等特點(diǎn)，同時(shí)還能夠代替現(xiàn)有的ITO(氧化銦錫)作為L(zhǎng)ED新型的透明電極。本發(fā)明不但可以降低成本，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)大面積，工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)H01L33/42GK102623606SQ201210093368
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月31日
發(fā)明者伊?xí)匝? 劉志強(qiáng), 孫波, 王國(guó)宏, 趙麗霞, 魏學(xué)成 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所