[发明专利]基于MEMS扫描微镜的发射方向可控的蓝光微LED器件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于MEMS扫描微镜的发射方向可控的蓝光微LED器件及其制造方法，实现载体为蓝宝石衬底氮化物晶片和绝缘体上硅（SOI）晶片，蓝宝石衬底氮化物晶片包括顶层氮化物和位于顶层氮化物下部的蓝宝石衬底层，蓝宝石衬底层通过激光剥离技术将其剥离，顶层氮化物和镍/金电极构成阵列式微LED器件，SOI晶圆片顶层设置有MEMS扫描微镜，并通过阳极键合技术将扫描微镜与微LED集成，本发明在MEMS微镜上集成了阵列式微LED，可以做可见光通信或显示用的光源，也可以在可见光通信里作为光电接收模块。

技术领域

本发明涉及一种LED器件，具体的说是一种微LED器件制备方法，属于信息材料与器件技术领域。

背景技术

LED光源作为冷光源, 无论在工作电压、能耗、照度、工作寿命等方面, 相比传统荧光灯、白炽灯来说具有很大优势。基于每日六小时电能用量计算, 考虑灯泡成本、使用寿命和电费, LED灯与白炽灯、卤素灯、节能灯相比, 二十年总开支最低。而且照明时间越长,LED光源在成本上的优势越明显。LED灯作为一种新型的照明光源, 有节能、健康、环保及使用寿命长等特点。

可见光通信是基于LED器件的无线光通信技术，利用其输出光功率和驱动电流的高速响应特性，以可见光作为信息载体，实现无线通信。可见光通信技术绿色低碳、可实现近乎零耗能通信，还可有效避免无线电通信电磁信号泄露等弱点，快速构建抗干扰、抗截获的安全信息空间。在可见光的频谱范围内，蓝光波段具有更短的波长和更宽的光谱频段。

LED器件可用于智能照明，并用于可见光通信发射光信号的光源器件，是智能照明系统的关键器件。

微纳加工技术融合机械、光、电、磁等技术为一体的微机电系统（Micro–Elcetro-Mechanical-Systems，MEMS）是近几十年兴起的研究热点领域。由于其具有功耗低、体积小、灵敏度高等特点，被广泛应用于航空航天、生物医学、微探头和环境监测等领域。微光机电系统（MOEMS）是光学与微机电技术结合而产生的MEMS技术的一项重要分支，其中光学MEMS传感器在微光机电系统中实现信息获取、信息处理以及信息执行等多种功能。目前，制约可见光无线通信技术应用的一大瓶颈是收发端和信号处理模块的小型化和微型化。单片集成LED光源和MEMS扫描微镜，可以控制LED器件出射光的覆盖范围的发射方向，从而调控可见光无线通信覆盖范围，也可以应用于自适应的智能照明技术。利用MEMS扫描微镜与阵列式蓝光微LED所集成的芯片，可以为发展智能照明和可见光无线通信的微型化集成器件奠定基础。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于MEMS扫描微镜的发射方向可控的蓝光微LED器件，可以做可见光通信或照明显示用的光源；也可以在可见光通信里作为光电接收模块。

本发明的目的是这样实现的：一种基于MEMS扫描微镜的发射方向可控的蓝光微LED器件，包括作为载体的蓝宝石衬底氮化物晶片和SOI晶片，所述蓝宝石衬底氮化物晶片包括蓝宝石衬底层和位于所述蓝宝石衬底层上方的顶层氮化物，所述蓝宝石衬底层通过激光剥离技术将其剥离，顶层氮化物和镍/金电极构成阵列式微LED器件，所述SOI晶片顶层设置有MEMS扫描微镜，以微LED器件的正负电极和扫描微镜的正负电极作为键合点，利用阳极键合技术将制备好阵列式微LED器件的蓝宝石衬底氮化物晶片键合在制备好扫描微镜的SOI晶片上；微镜镜面由两根扭转梁固定，镜面下是供微镜活动的空腔，镜面的两侧为垂直梳齿结构，其中梳齿分为固定梳齿和可动梳齿，固定梳齿固定在衬底上，而可动梳齿和镜面为一体，当在可动梳齿和固定梳齿之间加上静电时，可动梳齿就会在静电力的作用下向下运动，带动扭转梁扭转，从而镜面发生扭转，通过扫描微镜控制阵列式微LED器件出射光的照射方向，从而调节微LED器件的空间覆盖范围，可用于可见光通信或照明显示用的可调光源。

作为本发明的进一步限定，所述蓝光微LED为独立的阵列式LED器件。

作为本发明的进一步限定，所述正电极和负电极均为镍/金电极。