[发明专利]InGaN纳米柱阵列有源区LED及其制备方法

权利要求书

1.一种InGaN纳米柱阵列有源区LED，其特征在于：它包括依次生长在衬底上的低温GaN缓冲层、n型GaN层、有源区、p型AlGaN层和p型GaN层，所述有源区是由垂直于衬底的InGaN纳米柱阵列组成的。

2.根据权利要求1所述的InGaN纳米柱阵列有源区LED，其特征在于：所述衬底是由蓝宝石、碳化硅、硅、石英玻璃和铁中的任意一种材料或二种以上材料的组合形成。

3.根据权利要求1所述的InGaN纳米柱阵列有源区LED，其特征在于：所述InGaN纳米柱阵列的平均长度在10nm～3000nm之间，平均直径在2nm～2000nm之间。

4.根据权利要求1所述的InGaN纳米柱阵列有源区LED，其特征在于：所述GaN低温缓冲层厚度在1nm～1000nm之间，所述n型GaN层厚度在500nm～3000nm之间，所述p型AlGaN层厚度在10nm～100nm之间，所述p型GaN层厚度在10nm～500nm之间。

5.根据权利要求1或4所述的InGaN纳米柱阵列有源区LED，其特征在于：所述n型GaN层电子浓度在1×10¹⁷～1×10¹⁹cm^-3之间，所述p型AlGaN层和p型GaN层的空穴浓度在1×10¹⁶～1×10¹⁹cm^-3之间。

6.根据权利要求5所述的InGaN纳米柱阵列有源区LED，其特征在于：所述n型GaN层中掺杂浓度为5×10¹⁷～5×10²⁰cm^-3的Si，所述p型AlGaN层和P型GaN层中掺杂浓度为5×10¹⁷～5×10²⁰cm^-3的Mg。

7.如权利要求1所述InGaN纳米柱阵列有源区LED的制备方法，其特征在于，该方法为：在衬底上依次生长形成低温GaN缓冲层、n型GaN薄膜、垂直InGaN纳米柱阵列、p型AlGaN层和p型GaN层；其中，所述InGaN纳米柱阵列的生长温度条件为500℃～800℃，且InGaN纳米柱阵列的平均长度在10nm～3000nm之间，平均直径在2nm～2000nm之间。

8.根据权利要求7所述的InGaN纳米柱阵列有源区LED的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

(1)在温度为500℃～700℃的条件下，向材料生长设备中通入Ga源和N源在衬底上生长形成厚度1nm～1000nm的GaN低温缓冲层；

(2)提高温度至700℃～1200℃，并通入n型掺杂源在GaN低温缓冲层上生长形成厚度500nm～3000nm的n型GaN薄膜；

(3)降低温度至500℃～800℃，并通入In源在n型GaN薄膜上生长形成InGaN纳米柱阵列；

(4)提高温度至700℃～1200℃，并通入p型掺杂源在InGaN纳米柱阵列上生长厚度10nm～100nm的p型掺杂AlGaN层；

(5)在温度为700℃～1200℃的条件下，在p型掺杂AlGaN层上生长厚度10nm～500nm的p型GaN层。

9.根据权利要求8所述的InGaN纳米柱阵列有源区LED的制备方法，其特征在于：

所述Ga源为三甲基镓、三乙基镓、GaCl和GaCl₃中的任意一种或两种以上的组合；

所述In源为三甲基铟、InCl和InCl₃中的任意一种或两种以上的组合；

所述N源为NH₃和/或N₂；

所述n型掺杂源为硅烷、四氯化硅和乙硅烷中的任意一种或两种以上的组合；

所述p型掺杂源为二茂镁、Mg和Mg₃N₂中的任意一种或两种以上的组合。