[发明专利]透明电极发光二极管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及二极管应用领域，尤其是涉及透明电极发光二极管及其制备方法。

背景技术

在发光二极管中包括有氮化镓外延片以及包裹在外延片外侧的封装体，其中，由于氮化镓材料为直接能隙，且其能隙较宽(常温下约为3.4eV)，是一种很适合制备蓝、绿光发光材料元件的原材料。在采用MOCVD法生长氮化镓外延片的过程中，P型氮化镓磊晶层的浓度一直无法提升到与N型氮化镓相比的程度，且在采用MOCVD(有机金属化学气相磊晶系统)生长磊晶的过程中，NH₃释放出的H原子与Mg形成复合中心，该复合中心所属的深层能阶汲走了大部分的电洞载子，造成了具有半绝缘性的半导体性质。而在热退火活化的过程中，只有约1％的Mg掺杂被活化，这就导致无法达到较低的接触电阻。同时，也是因为电洞载子不易扩散的原因，导致产生电流拥挤效应，如果使用金属电极会使在发光层复合产生的光大部分都被电极遮盖，进而大幅度的减低了发光二极管的发光效应，并且缩短了组件的使用寿命。

为了提高发光二极管的发光效率，延长发光二极管的使用寿命，采用透明电极代替传统电极，是发光二极管发展的趋势，透明电极能够使得电流分布均匀，进而提升发光二极管的发光效应。如以镍/金合金金属薄膜作为透明导电薄膜，或以氧化铟锡作为透明导电薄膜，然而现有的这些透明导电薄膜的使用依然存在很多问题，而无法良好的提高发光二极管的发光效率。

其中，选用镍/金合金金属薄膜作为透明电极虽然可以将比接触电阻做到小于10Ω-cm。

但为了能够进一步增加其可见光区的穿透率，以提高光透过率，就必须将其制成极薄的膜，然而当将镍/金合金金属膜制备为相当薄的薄膜时(约100A)，容易在氮化镓二极管表面形成类似于岛状的不连续膜，反而增加了薄膜的电阻，当岛状薄膜进一步变大时也会因散射效应使得光透过率降低。

另外，选择氧化铟锡作为透明导电薄膜相对镍/金合金金属而言，因氧化铟锡为N型材料，虽然其透过率可达到90％以上，然而其接触电阻率相对较高，工作电压较大。这会降低发光二极管的使用寿命。

为此，预想提供一种发光效率高，使用寿命长的透明电极发光二极管，选择合适的导电薄膜材料势在必行。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术不足，提供一种发光效率高，使用寿命长的透明电极发光二极管。

为此，在本发明中提供了一种透明电极发光二极管，包括氮化镓外延片，氮化镓外延片的P型氮化镓层上覆盖有透明导电膜层，透明导电膜层为钛/氧化锌或氧化钛/氧化锌复合透明导电膜；钛/氧化锌复合透明导电膜，包括：钛层，覆盖在P型氮化镓层上；氧化锌层，覆盖在钛层上；氧化钛/氧化锌复合透明导电膜，包括：氧化钛层，覆盖在P型氮化镓层上；氧化锌层，覆盖在钛层上。

进一步地，上述钛/氧化锌复合透明导电膜中钛层的厚度为10～40埃；氧化锌层的厚度为1500～3000埃。

进一步地，上述氧化钛/氧化锌复合透明导电膜中氧化钛层的厚度为50～90埃；氧化锌层的厚度为2000～4000埃。

进一步地，上述钛层或氧化钛层上设有多个的第一通孔；氧化锌层设有多个的第二通孔。

进一步地，上述第一通孔和第二通孔相互交错设置。

进一步地，上述第一通孔的孔径为0.5微米～3微米；第二通孔的孔径为3微米～6微米。

同时，在本发明中还提供了一种透明电极发光二极管的制备方法，包括氮化镓外延片的制备，氮化镓外延片的制备包括如下步骤：生长P型氮化镓层；在P型氮化镓层上制备钛层或氧化钛层；在钛层或氧化钛层上制备氧化锌层，形成钛/氧化锌或氧化钛/氧化锌复合透明导电膜。

进一步地，上述在P型氮化镓层上制备钛层的步骤进一步包括：在常温，大于10^-7托的真空度下，真空蒸镀形成10～40埃的钛层；形成钛层后，升温至450℃～500℃，在氮气和氧气的体积比为10∶40的气氛下，热处理钛层形成表面保护层；上述在钛层上制备氧化锌层的步骤进一步包括：将温度调节至250℃～350℃，在氧气流量为3sccm～8sccm，真空度大于10^-6托下，真空蒸镀形成1500～3000埃氧化锌层；形成氧化锌层后，将温度调节至500℃～600℃；在氦气的气氛下，热处理氧化锌层形成表面保护层。