[发明专利]一种InP-InAsP纳米线LED及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于发光二极管的技术领域，尤其是纳米线发光二极管的技术领域，具体涉及一种InP-InAsP纳米线LED及其制备方法。

背景技术

随着材料技术的发展，直接在各种基质，如：硅、氮化镓上生长直接带隙纳米线成为可能。在固体发光照明应用和量子光学领域，由于具有较高的发光效率，纳米线阵列被认为是一种理想的发光材料，另外，由于量子局限效应，纳米线具有比体材料更好的发光性能。因此，以纳米线作为发光二极管的有源层，可以大大提高发光效率，并且根据量子约束效应，通过对纳米线的宽度等进行调节，可以得到不同波段的发射光。且目前传统使用的红光、红外LED的发光效率都较低。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种InP-InAsP纳米线LED及其制备方法的技术方案，采用纳米线作为有源层，使LED的发光效率大大提高。

所述的一种InP-InAsP纳米线LED及其制备方法，其特征在于包括衬底，衬底的一面自下而上依次沉积设置p-InP纳米线层、InAs_xP_1-x纳米线阵列和n-InP纳米线层，衬底的另一面沉积设置第一电极，n-InP纳米线层上沉积设置第二电极，InAs_xP_1-x纳米线阵列为LED的有源层，其中x值的范围为0～0.6。

所述的一种InP-InAsP纳米线LED及其制备方法，其特征在于衬底为硅、氮化镓、氧化锌或蓝宝石。

所述的一种InP-InAsP纳米线LED及其制备方法，其特征在于所述的p-InP纳米线层和n-InP纳米线层的纳米线直径为50～200nm，InAs_xP_1-x纳米线阵列的纳米线直径为20～50nm。

所述的一种InP-InAsP纳米线LED及其制备方法，其特征在于制备InP-InAsP纳米线LED的方法包括如下工艺步骤：

1)采用金属有机气相外延法在衬底的一面自下而上依次沉积p-InP纳米线层、InAs_xP_1-x纳米线阵列和n-InP纳米线层；

2)调节生长温度到420～450℃，使用氢气作为载气，以PH₃气体作为InP的受主P掺杂源；

3)温度稳定后，在反应釜中加入摩尔分数为2.0×10^-5～2.5×10^-5的三甲基铟，并同时使用摩尔分数为1.7×10^-6的H₂S气体实现n型掺杂，当n-InP纳米线层的纳米线直径达到50～200nm后，加入摩尔分数为3.2×10^-4～3.7×10^-4的二乙基锌进行p型掺杂，直至p-InP纳米线层的纳米线直径达到50～200nm；

4)在InP的p-n结初步形成时，停止氢气和H₂S的供气，同时开始输入气体AsH₃进行InAs_xP_1-x纳米线的生长，生长垂直于衬底并且彼此具有间隙的InP和InAs_xP_1-x纳米线，生长结束后继续在PH₃的环境中冷却至室温；

5)生长完毕后，采用旋涂工艺将有机光刻胶填充于纳米线之间的间隙中，采用刻蚀法去除纳米线表面的氧化层；

6)采用溅射法在n-InP纳米线层上表面沉积第二电极，在衬底的另一面沉积第一电极；

7)最后曝光清洗掉光刻胶。

所述的一种InP-InAsP纳米线LED及其制备方法，其特征在于生产方法步骤2)中所述的使用氢气作为载气，氢气的流量为6升/分钟，气压为50mbar，PH₃气体的摩尔分数为8×10^-3～8.5×10^-3。

所述的一种InP-InAsP纳米线LED及其制备方法，其特征在于生产方法步骤4)中所述的输入气体AsH₃进行InAs_xP_1-x纳米线的生长，其中InAs_xP_1-x纳米线中As的含量通过调节AsH₃与PH₃的比例进行控制。