发光二极管及其制备方法与流程

    专利2025-08-07  9


    本公开涉及光电子制造,特别涉及一种发光二极管及其制备方法。


    背景技术:

    1、发光二极管(英文:light emitting diode,简称:led)作为光电子产业中极具影响力的新产品,具有体积小、使用寿命长、颜色丰富多彩、能耗低等特点,广泛应用于照明、显示屏、信号灯、背光源、玩具等领域。

    2、发光二极管通常包括依次层叠的衬底、第一半导体层、发光层和第二半导体层。

    3、然而,相关技术中,上述结构的发光二极管的内量子效率不够高。


    技术实现思路

    1、本公开实施例提供了一种发光二极管及其制备方法,能提升发光二极管的内量子效率。所述技术方案如下:

    2、一方面,本公开实施例提供了一种发光二极管的制备方法,所述制备方法包括:

    3、在氨气氛围下对蓝宝石衬底进行加热处理,使所述蓝宝石衬底为氮极性;

    4、在所述蓝宝石衬底上依次形成低温gan层和高温gan层,得到第一半导体层,所述高温gan层的生长温度大于所述低温的生长温度,所述高温gan层的生长压力小于所述低温gan层的生长压力;

    5、在所述第一半导体层上形成发光层;

    6、在所述发光层上形成第二半导体层。

    7、可选地,所述在氨气氛围下对蓝宝石衬底进行加热处理,包括:

    8、在氨气氛围下对所述蓝宝石衬底进行1000-1200摄氏度加热,持续20~30min。

    9、可选地,所述低温gan层的生长温度为900-1000摄氏度,所述高温gan层的生长温度为1000-1200摄氏度;

    10、所述低温gan层的生长压力为80-100torr,所述高温gan层的生长压力为60-80torr。

    11、可选地,所述低温gan层的厚度为250-400纳米,所述高温gan层的厚度为2-2.5微米。

    12、可选地,在所述发光层上形成第二半导体层,包括:

    13、在所述发光层上依次形成p型algan阻挡层、p型al0.15in0.03ga0.82n层和p型gan层,得到所述第二半导体层。

    14、可选地,所述p型algan阻挡层的生长温度为950-1000摄氏度,生长压力为150-200torr,厚度为40-100纳米;

    15、所述p型al0.15in0.03ga0.82n层的生长温度为900-950摄氏度,生长压力为200-250torr,厚度为25-50纳米;

    16、所述p型gan层的生长温度为850-900摄氏度,生长压力为250-300torr,厚度为60-80纳米。

    17、可选地,所述方法还包括:

    18、在所述第二半导体层上形成sio2层;

    19、在所述sio2层上涂布光刻胶;

    20、对所述光刻胶进行两次曝光显影,以减薄发光区的所述光刻胶并去除切割道区的所述光刻胶;

    21、采用湿法刻蚀去除所述切割道区的所述sio2层;

    22、采用干法刻蚀去除所述切割道区的所述第二半导体层和所述发光层;

    23、对所述光刻胶进行曝光显影,去除所述发光区的所述光刻胶;

    24、采用湿法刻蚀去除所述发光区的所述sio2层。

    25、另一方面,本公开实施例提供了一种发光二极管,所述发光二极管包括:蓝宝石衬底、以及依次层叠在所述蓝宝石衬底上的第一半导体层、发光层和第二半导体层;

    26、所述蓝宝石衬底经过氨气氛围下加热处理,所述蓝宝石衬底为氮极性;

    27、所述第一半导体层包括依次层叠在所述蓝宝石衬底上的低温gan层和高温gan层,所述高温gan层的生长温度大于所述低温的生长温度,所述高温gan层的生长压力小于所述低温gan层的生长压力。

    28、可选地,所述低温gan层的生长温度为900-1000摄氏度,所述高温gan层的生长温度为1000-1200摄氏度;

    29、所述低温gan层的生长压力为80-100torr,所述高温gan层的生长压力为60-80torr。

    30、可选地,所述低温gan层的厚度为250-400纳米,所述高温gan层的厚度为2-2.5微米。

    31、本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括:

    32、在本公开实施例中,通过在上述气氛、温度和时长下对蓝宝石衬底进行的加热,能够保证加热后的蓝宝石衬底为氮极性,氮极性蓝宝石衬底有利于后续形成高质量氮极性氮化物,从而极化诱导p型掺杂技术,使得第二半导体层的空穴浓度更高,提升注入效率,提升内量子效率。通过采用高低温两步生长的方式制作第一半导体层,升高温度和降低压力都有利于提高吸附原子在薄膜表面的迁移率,促进薄膜的横向生长速率。提高生长温度和降低生长压力有利于缓解氮极性gan薄膜的台阶聚并生长模式,降低氮极性gan薄膜的表面粗糙度,得到表面光滑的gan材料,进而提高外延层质量,提高内量子效率。通过上述两方面提高内量子效率,从而提高发光二极管的发光效率。



    技术特征:

    1.一种发光二极管的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括:

    2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述在氨气氛围下对蓝宝石衬底进行加热处理,包括:

    3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述低温gan层的生长温度为900-1000摄氏度,所述高温gan层的生长温度为1000-1200摄氏度;

    4.根据权利要求1至3任一项所述的制备方法,其特征在于,所述低温gan层的厚度为250-400纳米,所述高温gan层的厚度为2-2.5微米。

    5.根据权利要求1至3任一项所述的制备方法,其特征在于,在所述发光层上形成第二半导体层,包括:

    6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述p型algan阻挡层的生长温度为950-1000摄氏度,所述p型algan阻挡层的生长压力为150-200torr,所述p型algan阻挡层的厚度为40-100纳米;

    7.根据权利要求1至3任一项所述的制备方法,其特征在于,所述方法还包括:

    8.一种发光二极管,其特征在于,所述发光二极管包括:蓝宝石衬底(301)、以及依次层叠在所述蓝宝石衬底(301)上的第一半导体层(304)、发光层(305)和第二半导体层(306);

    9.根据权利要求8所述的发光二极管,其特征在于,所述低温gan层的生长温度为900-1000摄氏度,所述高温gan层的生长温度为1000-1200摄氏度;

    10.根据权利要求8所述的发光二极管,其特征在于,所述低温gan层的厚度为250-400纳米,所述高温gan层的厚度为2-2.5微米。


    技术总结
    本公开提供了一种发光二极管及其制备方法,属于光电子制造技术领域。所述制备方法包括:在氨气氛围下对蓝宝石衬底进行加热处理,使所述蓝宝石衬底为氮极性;在所述蓝宝石衬底上依次形成低温GaN层和高温GaN层,得到第一半导体层,所述高温GaN层的生长温度大于所述低温的生长温度,所述高温GaN层的生长压力小于所述低温GaN层的生长压力;在所述第一半导体层上形成发光层;在所述发光层上形成第二半导体层。

    技术研发人员:肖和平,李威,汪洋,黄彪彪
    受保护的技术使用者:华灿光电(苏州)有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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