1.一種微納金字塔氮化鎵基發(fā)光二極管陣列的制備方法,其特征在于,包括以下步驟:
步驟1:根據(jù)生長GaN理論分析圖形化襯底的孔徑尺寸和金字塔生長參數(shù),以及間距和金字塔形貌之間的關(guān)系,并以此為依據(jù)設(shè)計圖形化襯底的尺寸;
步驟2:在藍(lán)寶石襯底上淀積掩膜層;
步驟3:用激光打孔的方式,制得圖形化藍(lán)寶石襯底;其中,孔的大小和深度能夠通過調(diào)整激光光斑大小和能量進(jìn)行控制,孔的間距能夠通過調(diào)整打孔頻率及激光行進(jìn)速度控制;
步驟4:在圖形化藍(lán)寶石襯底生長金字塔陣列;
步驟5:用絕緣材料填充金字塔之間的空隙,刻蝕并露出金字塔的頂端;
步驟6:p面透明導(dǎo)電極制作;
步驟7:襯底轉(zhuǎn)移及激光剝離;
步驟8:利用n面金字塔的凸起,局域性刻蝕u-GaN;
步驟9:在n面上制作歐姆接觸以及金屬電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微納金字塔氮化鎵基發(fā)光二極管陣列的制備方法,其特征在于,當(dāng)孔間距與孔直徑的比大于3時,得到分立且完整的金字塔結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微納金字塔氮化鎵基發(fā)光二極管陣列的制備方法,其特征在于,步驟2中,通過化學(xué)氣象沉積法,在藍(lán)寶石襯底上覆蓋一層金字塔陣列生長的掩膜,該掩膜為100nm到200nm的二氧化硅或氮化硅。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微納金字塔氮化鎵基發(fā)光二極管陣列及其制備方法,其特征在于,步驟3中,通過激光打孔能夠?qū)崿F(xiàn)孔大小從8μm到15μm,深度2μm到7.6μm的范圍變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微納金字塔氮化鎵基發(fā)光二極管陣列的制備方法,其特征在于,在孔的深寬比高于1/3的情況下,金子塔的生長時位錯低。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微納金字塔氮化鎵基發(fā)光二極管陣列的制備方法,其特征在于,步驟4中,生長金字塔陣列時,金字塔陣列的外延結(jié)構(gòu)的設(shè)計與孔直徑相關(guān);外延結(jié)構(gòu)的總厚度與孔直徑尺寸一致或略小于孔直徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的微納金字塔氮化鎵基發(fā)光二極管陣列的制備方法,其特征在于,對于孔徑大小為10μm的襯底,外延層應(yīng)包括低溫生長4um的緩沖層,在1050℃條件下通過硅摻雜生長4um的n-GaN層,10個周期的量子阱,阱的生長溫度為730℃,壘的生長溫度為830℃,100nm厚的p-GaN層,生長溫度為950℃。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微納金字塔氮化鎵基發(fā)光二極管陣列的制備方法,其特征在于,步驟6中,p面透明導(dǎo)電極選用ITO、石墨烯、碳納米管、Ag納米線、或ITO納米線的一種或幾種;步驟9中,n面上制作歐姆接觸以及金屬電極的材料選用Ni、Ag、Pt、Au、Al或Ti中的一種或幾種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微納金字塔氮化鎵基發(fā)光二極管陣列的制備方法,其特征在于,步驟8中,局域性刻蝕u-GaN是利用金字塔背面凸起以及涂覆材料的重力作用,使得凸起處涂覆材料的厚度遠(yuǎn)小于其他非凸起區(qū)域;
刻蝕掩膜選用二氧化硅或鎳;涂覆的材料選用光刻膠、PMMA、PDMS或者硅膠;
采用等離子體刻蝕法,用Cl2和BeCl3刻蝕u-GaN,能夠通過控制等離子體刻蝕的功率、壓強以及氣體流量,精確控制刻蝕速率和刻蝕深度;二氧化硅用氫氟酸去除,鎳用硝酸去除。
10.采用權(quán)利要求1~9中任意一項所述的方法制得的微納金字塔氮化鎵基發(fā)光二極管陣列。