[发明专利]局域表面等离子体增强型垂直结构LED结构及制造方法

权利要求书

1.局域表面等离子体增强型垂直结构LED结构，其特征在于：包括垂直结构的LED器件以及局域表面等离子体，所述局域表面等离子体设置在LED器件的P型GaN层（4）内，并以N型GaN层（1）为出光面；在所述N型GaN层（1）的背面设置有光子晶体（11）或表面粗化结构。

2.如权利要求1所述的局域表面等离子体增强型垂直结构LED结构，其特征在于：所述LED结构包括N型GaN层（1）、光子晶体（11）、量子肼发光区（2）、电子阻挡层（3）、P型GaN层（4）、金属纳米柱阵列（7）、反射镜结构（5）、金属衬底（6），其中，光子晶体（11）位于N型GaN层（1）的背面，量子肼发光区（2）位于N型GaN层（1）的正面，电子阻挡层（3）位于量子肼发光区（2）正面，P型GaN层（4）位于电子阻挡层（3）正面，金属纳米柱阵列（7）以阵列的形式镶嵌在P型GaN层（4）内，反射镜结构位于P型GaN层（4）正面，金属衬底（6）位于反射镜结构正面。

3.如权利要求2所述的局域表面等离子体增强型垂直结构LED结构，其特征在于：所述金属纳米柱的底部与量子肼发光区的最小距离为小于100纳米。

4.如权利要求2所述的局域表面等离子体增强型垂直结构LED结构，其特征在于：所述金属纳米柱的深度为20～400纳米。

5.如权利要求2所述的局域表面等离子体增强型垂直结构LED结构，其特征在于：所述金属纳米柱的直径为10纳米～1微米。

6.如权利要求2所述的局域表面等离子体增强型垂直结构LED结构，其特征在于：相邻所述金属纳米柱边缘之间的距离为10纳米～1微米。

7.如权利要求1～6中任意一项所述的局域表面等离子体增强型垂直结构LED结构，其特征在于：所述金属纳米柱选自金、银、铂、铝、铜、铬、钛及其合金中的一种。

8.一种制备局域表面等离子体增强型垂直结构LED结构的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）在外延生长衬底上生长LED外延片；

2）在外延片表面的P型GaN层正面上用光刻或者纳米压印的方法在厚光刻胶或者压印胶上制作微纳米孔；

3）在P型GaN层的微纳米孔内镀金属，以形成局域表面等离子体与量子阱的耦合；

4）在P型GaN层的正面制作反光镜结构、欧姆电极层、金属键合粘合层；

5）通过金属键合工艺将外延片翻转到另一种导热基板上；

6）剥离掉外延衬底，使N型GaN层的背面暴露在外，在N型GaN层的背面制作光子晶体或进行表面粗化处理，最后制作N-面电极。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：所述步骤2）所述的光刻方法包括电子束曝光、离子束曝光、X射线曝光、深紫外线曝光；制作所述微纳米孔的方法包括溅射刻蚀、反应离子刻蚀、感应耦合等离子体刻蚀和激光烧蚀。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于：在步骤3）中，所述镀金属中的金属为金、银、铂、铝、铜、铬、钛及其合金中的一种。