[发明专利]基于低功耗微米LED的可视化光电标签及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体光电子技术领域，具体涉及基于低功耗微米LED的可视化光电标签及其制备方法。

背景技术

物联网是继计算机和互联网之后的第三次信息革命，在国际上受到了极大的重视，多个国家积极发展物联网战略。其中，物品识别标签为物联网的重要组成部分，常用的电子标签（RFID）对人眼不可见，限制了其在需要人眼识别领域的应用，包括物流跟踪、货物识别、和光纤识别等领域。

本发明提出一种基于低功耗高效率微米LED的可视化光电标签，可以发出人眼敏感的可见光，解决了RFID标签的人眼不可见问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于低功耗微米LED的可视化光电标签及其制备方法。

本发明提供的基于低功耗微米LED的可视化光电标签，包括低功耗氮化镓或者砷化镓基可见光微米LED、射频天线、芯片、电压调节器和封装包装；其中：

所述氮化镓微米LED的发光波长在400nm到550nm的范围，砷化镓微米LED的发光波长在550nm到700nm的范围，微米LED的尺寸在1微米和100微米之间，功耗可以低至-18dBm，并且具备高效率，发出的可见光人眼可见；

所述射频天线用于接收标签阅读器发出的射频信号；

所述电压调节器用于将射频信号转换为直流电源，给微米LED和芯片提供驱动电源，调节器的电压根据微米LED的工作电压进行设计；

所述芯片用于处理接收到的信号，识别到相应信息后可驱动微米LED发光，实现光电标签的识别功能；

所述封装包装用于对上述几个元件进行封装。即在封装包装的衬底上制备射频天线、电压调节器、芯片和微米LED ，微米LED的电极通过p型引线和n型引线连接到衬底上，并进一步对上述几个元件进行封装。

本发明提出的上述基于低功耗微米LED的光电标签的制备方法，具体步骤为：

对于氮化镓基LED，用MOCVD方法在蓝宝石衬底上生长GaN基LED外延层，主要包括n型GaN层， GaN/InGaN量子阱结构，和p型GaN层，通过调节量子阱InGaN的In组分可以调节LED的发光波长；然后沉积p型欧姆接触电极，通过反应离子刻蚀分别刻蚀掉电极和一部分GaN外延层，露出n-GaN，形成微米LED台面，退火后形成p型欧姆接触，退火也有助于修复侧壁刻蚀缺陷，用等离子体增强化学气相沉积法PECVD沉积钝化绝缘层，沉积Ti/Au作为p-GaN的控制电极，并作为n-GaN欧姆接触和控制电极；

对于砷化镓基LED，用MOCVD方法在GaAs衬底生长GaAs基LED外延层，主要包括n型GaAs层， n-GaAs/AlAs分布式布拉格反射镜结构，量子阱发光层，和p型GaAs层；通过反应离子刻蚀刻蚀外延层到n型GaAs，沉积绝缘层并开孔，沉积p型电极和n型电极；

在封装衬底上制备射频天线，集成电压调节器、芯片和微米LED，将LED的电极通过p型引线和n型引线连接到封装衬底上，并进一步对上述几个元件进行封装。

可选的，对于氮化镓基微米LED，可以通过激光剥离，剥离掉原始蓝宝石衬底，并转移微米LED到高热导率硅衬底或者铜衬底，并对出光表面粗化，以提高出光效率。

可选的，对于氮化镓基微米LED，可以使用氮化镓同质衬底生长LED外延片，并对出光表面粗化，以提高出光效率。

可选的，对于氮化镓基微米LED，可以使用硅衬底生长LED外延片。

可选的，对于氮化镓基微米LED，可以使用硅衬底生长LED外延片，然后剥离掉原始硅衬底，并转移微米LED到高热导率硅衬底或者铜衬底，并对出光表面粗化，以提高出光效率。

可选的，对于砷化镓基微米LED，n型电极也可以沉积到衬底背面，制备为垂直结构LED。

可选的，微米LED可以采取打线封装或者倒装焊接封装的形式。

附图说明

图1为本发明提供的基于低功耗微米LED的光电标签示意图。

图2为本发明提供的正面方向发光的微米LED示意图。其制备流程包括台面刻蚀、p型欧姆接触制备、钝化绝缘层开孔、n型和p型电极制备，并使用引线封装。

图3为本发明提供的衬底方向发光的微米LED示意图。其制备流程包括台面刻蚀、p型欧姆接触制备、钝化绝缘层开孔、衬底粗化、n型和p型电极制备，并使用共晶焊封装。