[发明专利]III族氮化物半导体/量子点混合白光LED器件及其制备方法

权利要求书

1.一种白光LED器件的制备方法，其步骤包括：

1)在发光波长430～480nm的InGaN/GaN量子阱LED基片上蒸镀一层ITO层；

2)在ITO层表面生长一层绝缘层，在绝缘层表面生长一层金属膜层，将SU8胶和紫外固化胶依次旋涂在金属膜层表面，绝缘层采用具有高介电常数的致密绝缘材料，金属膜层采用的金属与p型GaN的金-半接触的功函数匹配；

3)利用UV-NIL技术，使用软模板在紫外固化胶上形成全面积的有序纳米孔阵列；

4)利用RIE技术，通入CHF₃和O₂的混合气体刻蚀紫外固化胶的残余层，然后以紫外固化胶为掩膜，利用RIE技术，通入O₂对SU8层进行刻蚀，将纳米孔阵列结构转移至SU8层；

5)采用ICP技术，通入Ar气刻蚀金属膜层，将纳米孔阵列结构转移至金属膜层，去除金属膜层纳米孔阵列表面表面的SU8胶；

6)采用光刻技术在器件表面做出标准的LED器件单元，去掉光刻胶以外的区域的金属膜层，然后去掉光刻胶；

7)光刻，在器件表面作出p型电极区域，采用RIE技术，通入CF₄和O₂的混合气体刻蚀绝缘层，使金属膜层的纳米孔阵列转移至绝缘层，去除光刻胶；

8)采用ICP技术，通入Cl₂和Ar的混合气体刻蚀ITO层，将纳米孔阵列结构从绝缘介质层转移至ITO层；

9)采用ICP技术，通入Cl₂和Ar的混合气体，各向异性刻蚀p型氮化镓层、量子阱有源层、n型氮化镓层，形成贯穿ITO层、p型氮化镓层、量子阱有源层，深至n型氮化镓层的纳米孔阵列，将样品放置在无机酸、碱溶液水浴去除刻蚀损伤，然后去除残余的绝缘层；

10)采用光刻技术，蒸镀p型电极和n型电极；

11)配比一定浓度的II-VI族量子点，旋涂在器件表面；

其中所述白光LED器件在p型电极和n型电极外的区域设有有序的纳米孔阵列，纳米孔阵列的深度从器件表面穿过量子阱有源层，直至n型氮化物层内部，所述纳米孔阵列内填充有II-VI族量子点。

2.根据权利要求1所述的白光LED器件的制备方法，其特征在于：所述器件包括：

一衬底；

一生长在衬底上的n型GaN层；

一生长在n型氮化镓层上的In_xGa_1-xN/GaN量子阱有源层；

一生长在量子阱有源层上的p型GaN层；

一生长在p型氮化镓层上的ITO层；

一p型电极，制作在ITO层上；

一n型电极，制作在n型GaN层上；

一有序的纳米孔阵列，所述纳米孔阵列设置于ITO层表面，避开p型电极区域，纳米孔阵列的深度从器件表面穿过量子阱有源层，直至n型GaN层内部，所述纳米孔阵列内填充有II-VI族量子点，其中量子点与白光LED器件的配色公式为：S_white(λ)＝S_MQW(λ)+k_NC1·S_NC1(λ)+k_NC2·S_NC2(λ)+…，

其中S代表能量分布；下标white、MQW、NC1、NC2分别代表白光LED、多量子阱、第一种量子点、第二种量子点；k代表该种量子点以量子阱发光峰强归一化后的峰强值。

3.根据权利要求2所述的白光LED器件的制备方法，其特征在于：所述衬底为蓝宝石衬底，所述x范围：0.12≤x≤0.25，量子阱有源层发光波长在430nm至480nm，量子阱的周期数10～15个，p型GaN层的厚度300～500nm，ITO层厚度为100～200nm。

4.根据权利要求3所述的白光LED器件的制备方法，其特征在于：所述纳米孔阵列的直径为100～260nm，周期为300～700nm。