[实用新型]采用纳米压印技术的Ⅲ族氮化物半导体发光装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种III族氮化物半导体发光装置，特别是涉及一种采用纳米压印技术的III族氮化物半导体发光装置。

背景技术

最近几年，各国都在努力推进半导体照明产业，即用更加可靠和节能的半导体光源——发光二极管(LED)——取代传统的白炽灯和荧光灯光源。

基于LED的半导体光源取代传统光源的主要障碍包括流明效率(流明/瓦，lm/W)与寿命，特别是蓝绿光波段的III族氮化物LED的流明效率和寿命。目前，大部分商业化的III族氮化物LED仅具有60-80lm/W的流明效率，1-3万小时的寿命。因此，为降低单位流明的成本以及使用成本，人们希望进一步提高III族氮化物LED的流明效率和寿命。

然而，由于缺乏低成本、高质量、大尺寸的同质衬底，III族氮化物LED通常在蓝宝石或者碳化硅异质衬底上生长。由于III族氮化物合金较高的折射率以及LED所具有的平行活性发光层的结构使得近80％的光未能发射出来而被芯片材料吸收。同时，由于III族氮化物半导体与异质衬底的晶格差异，导致生长的氮化物薄膜及器件的活性层中产生大量的缺陷。因此，为获得大功率、高效率、长寿命的LED或LD，必须降低氮化物薄膜生长的缺陷密度。

为了解决上述技术问题，人们已采用了各种不同的技术方案。例如通过采用布拉格反射层、粗化的表面层、光子晶体、金字塔形芯片形状、图形化衬底等方式来提高外部量子效率；以及通过采用低温氮化镓(GaN)或氮化铝(AlN)缓冲层、选择外延/侧向外延技术等方式来提高晶体质量从而提高内量子效率及可靠性。

然而，上述技术方案均为在不同的环节分别实施，存在效率低、成本高的问题。此外，对于使用图形化衬底并制作图形阵列的方案，当图形尺寸进入纳米级时，采用现有的光刻系统加工成本很高甚至无法实现，因而无法提供高密度的图形阵列，而高密度的图形阵列正是提升外部量子效率所需要的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有纳米压印技术制作的绝缘膜图形阵列的III族氮化物半导体发光装置，该III族氮化物半导体发光装置具有较高的外部量子效率、内量子效率以及可靠性。

本实用新型的III族氮化物半导体发光装置包括：

基板，其可由C-面、R-面或A-面的氧化铝单晶、6H-SiC、4H-SiC、或晶格常数接近于氮化物半导体的单晶氧化物所制成；

缓冲层，其位于所述基板上，可由III族氮化物半导体构成；

n型接触层，其位于所述缓冲层上，由n型III族氮化物半导体构成；

活性层，其位于所述n型接触层上并覆盖所述n型接触层的部分表面，由n型III族氮化物半导体的阱层和垒层交互层叠形成的多量子阱所构成；

n型电极层，其位于所述n型接触层未被所述活性层覆盖的上表面上；

电子阻挡层，其位于所述活性层上，可由III族氮化物半导体单层或多层构成；

p型接触层，其位于所述电子阻挡层上，由p型III族氮化物半导体构成；

p型电极层，其位于所述p型接触层上；其特征在于，

所述III族氮化物半导体发光装置还包括采用纳米压印技术制作的绝缘膜图形阵列，构成该绝缘膜图形阵列的绝缘膜材质为二氧化硅、氮化硅、或其他不能为III族氮化物半导体生长提供晶核的绝缘材质；

其中，在本实用新型的一个方面，所述n型接触层分为第一n型接触层部分和第二n型接触层部分，所述绝缘膜图形阵列位于该第一n型接触层部分与第二n型接触层部分之间；

在本实用新型的另一方面，所述绝缘膜图形阵列位于所述基板与所述缓冲层之间。

可选地，本实用新型的III族氮化物半导体发光装置包括：

基板，其可由C-面、R-面或A-面的氧化铝单晶、6H-SiC、4H-SiC、或晶格常数接近于氮化物半导体的单晶氧化物所制成；

缓冲层，其位于所述基板上，由III族氮化物半导体构成；

p型接触层，其位于所述缓冲层上，由p型III族氮化物半导体构成；

活性层，其位于所述p型接触层上并覆盖所述p型接触层的部分表面，由p型III族氮化物半导体的阱层和垒层交互层叠形成的多量子阱所构成；

p型电极层，其位于所述p型接触层未被所述活性层覆盖的上表面上；

电子阻挡层，其位于所述活性层上，可由III族氮化物半导体单层或多层构成；

n型接触层，其位于所述电子阻挡层上，由n型III族氮化物半导体构成；

n型电极层，其位于所述n型接触层上；其特征在于，