[发明专利]制作柔性金字塔阵列GaN基半导体发光二极管的方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体技术领域，特别是指制作柔性金字塔阵列GaN基半导体发光二极管的方法。

背景技术

从结构上讲，GaN基LED目前主要有正装结构、倒装结构以及垂直结构三种。其中，垂直结构LED具有散热好、电流分布更加均匀、更可靠的优点。LED结构中的透明导电层主要采用ITO作为其电流扩展层，但是由于铟是一种稀有贵金属、ITO制备设备昂贵、易碎等技术和经济的原因，应用受到限制，因此，寻找新的透明导电材料至关重要。以石墨烯、碳纳米管等为代表的新型透明导电新型材料以其低廉的价格成为极佳选择，其在重量、强度、柔韧性、化学稳定性等方面均优于ITO。将这类新型材料用于LED器件结构中，使得LED具有可变形可弯曲的特点，应用的范围不再是固定在室内的某个地方而更具广泛多样性，同时，器件造型和表面线条更为独特且多样化，可弯曲成各种图形或者文字，更具美感和人性化。这种柔性结构的LED将成为未来LED发展的一大主流趋势。但是，这些新型材料仍存在着可靠性、大电流下的老化等问题，成为其得到广泛应用所应克服的难题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种制作柔性金字塔阵列GaN基半导体发光二极管的方法，该方法是将剥离后的氮极性GaN层在一定浓度一定温度的溶液中腐蚀一定时间，从而形成分离的微米级金字塔垂直结构LED阵列。通过沉积硅胶保护金字塔垂直结构LED侧壁后，在整个外延片金字塔表面覆盖一层石墨烯作为透明导电层，形成电路互联。此方法制作的柔性金字塔垂直结构LED阵列能大大降低材料生长中形成的穿透位错，有利于提高LED的光效，并且降低LED的反向漏电流。同时，石墨烯、碳纳米管等新型材料具有非常良好的柔韧性，该特点使得由这些新型材料作为透明导电层的垂直结构LED可以被弯曲，并且在一定机械强度下，器件不会发生某一层的断裂，反复弯曲也不会改变器件的光学和电学等性能，这一优异的特性使得该种方法制备的垂直结构LED器件相对于传统结构LED应用范围更广、更为人性化，具有非常广阔的发展前景。

本发明提供一种制作柔性金字塔阵列GaN基半导体发光二极管的方法，包括：

步骤1：选择一外延结构，该外延结构包括蓝宝石衬底，及在蓝宝石衬底上依次生长的非故意掺杂氮化镓层、n型GaN层、量子阱层和p型GaN层；

步骤2：在p型GaN层上制备金属层；

步骤3：在金属层上转移一衬底；

步骤4：将外延结构中的蓝宝石衬底从非故意掺杂氮化镓层分离；

步骤5：腐蚀，将非故意掺杂氮化镓层向下腐蚀，腐蚀深度到达金属层，形成分离金字塔型阵列；

步骤6：在金字塔型阵列的侧面涂覆绝缘材料；

步骤7：用等离子体处理涂覆绝缘材料，使金字塔型阵列上端的非故意掺杂氮化镓层暴露出来；

步骤8：在涂覆绝缘材料和非故意掺杂氮化镓层的上面沉积一层透明导电薄膜；

步骤9：在透明导电薄膜上通过光刻方法沉积图形金属电极，完成制备。

附图说明

为使审查员能进一步了解本发明的结构、特征及其目的，以下结合附图及较佳具体实施例的详细说明如后，其中：

图1为本发明的制备流程图；

图2为外延结构10示意图；

图3为沉积金属层和转移衬底后的示意图；

图4为剥离去掉蓝宝石衬底后的示意图；

图5为腐蚀后经等离子体处理，沉积透明导电薄膜后的柔性多边形金字塔LED的示意图；

图6显示本发明受外力弯曲后的示意图。

具体实施方式

本发明的关键是将剥离后的氮极性GaN层采用湿法腐蚀成分离的微米级金字塔垂直结构LED阵列，将制备好的石墨烯与母衬底分离，沉积到腐蚀成金字塔的垂直结构LED上，形成透明导电薄膜。此方法制作的柔性分离金字塔阵列垂直结构LED能有效提高LED的光效，并且降低LED的反向漏电流，同时由于所选用的透明导电薄膜具有透过率高以及良好柔韧性的特点，由此制成的LED器件在一定机械强度内可以被弯曲而对整个器件结构不造成任何影响，使柔性LED器件成为可能。

请参阅图1-图6所示，本发明提供一种制作柔性金字塔阵列GaN基半导体发光二极管的方法，包括：

步骤1：选择一LED外延结构10(参阅图2)，依次包括蓝宝石衬底1、非故意掺杂氮化镓层2，该非故意掺杂氮化镓层2的厚度为2μm，该N型氮化镓层3的厚度为2μm，该量子阱层4的厚度为100nm，该p型氮化镓层5的厚度为100nm；