[发明专利]一种硅基LED及其制备方法

说明书

本发明涉及一种硅基LED的制备方法，包括以下步骤:在硅衬底的抛光一侧表面设置一层银膜，对所述硅衬底进行腐蚀，得到表面粗糙的硅基衬底；在所述硅基衬底表面设置一层硅纳米晶薄膜；在所述硅纳米晶薄膜远离所述硅基衬底的一侧设置一层表面等离激元；在所述表面等离激元远离所述硅纳米晶薄膜的一侧设置负极区；在所述硅基衬底远离所述银膜的一侧设置正极区。本发明采用两步法能够有效的提高硅基LED的亮度，一是采用腐蚀的方法制备表面粗糙的硅基衬底，二是通过表面等离激元来提高硅基LED的发光强度，在外加偏压下，该表面等离激元产生表面等离子体场，该表面等离子体场增加了电子和空穴的复合几率，从而可提高硅基LED的电致发光强度。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种硅基LED及其制备方法。

背景技术

21世纪以来，硅基光电子集成被认为是解决集成电路中芯片与芯片传输的最有希望的途径，并且已经逐步走出实验室，步入产业化的进程。尽管有如此令人鼓舞的进步，但仍有制约硅基光电子发展的瓶颈——缺少硅激光器或者转换效率高的硅发光二极管。

众所周知，硅是地壳中含量丰富的半导体材料，且硅无毒无害，但块体硅是间接带隙半导体，电子、空穴复合需声子协助，因此其发光效率极低。上述问题是本领域亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提供了一种硅基LED及其制备方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种硅基LED的制备方法，，包括以下步骤：

在硅衬底抛光的一侧表面设置一层银膜，将所述硅衬底设置有银膜的一侧底浸泡于H₂O₂和HF的混合水溶液中进行腐蚀，得到表面粗糙的硅基衬底；

在所述硅基衬底上粗糙的一侧表面上设置一层硅纳米晶薄膜；

在所述硅纳米晶薄膜远离所述硅基衬底的一侧设置一层表面等离激元；

在所述表面等离激元远离所述硅纳米晶薄膜的一侧设置负极区；

在所述硅基衬底远离所述银膜的一侧设置正极区。

本申请的有益效果是：本发明采用两步法能够有效的提高硅基LED的亮度，一是采用腐蚀的方法制备表面粗糙的硅基衬底，二是通过表面等离激元来提高硅基LED的发光强度，在外加偏压下，该表面等离激元产生表面等离子体场，该表面等离子体场增加了电子和空穴的复合几率，从而可提高硅基LED的电致发光强度。

进一步的是，所述银膜通过蒸镀设置于所述硅衬底表面，所述银膜厚度为5～15nm；所述H₂O₂和HF的混合水溶液的摩尔比比为H₂O:H₂O₂:HF＝8:4:1，所述腐蚀时间为5～15min。

其中，银膜可以在真空度为4×10^-4Pa环境下进行蒸镀，为了保证所蒸镀银膜的致密性，其蒸镀速率可以采用为：0.04nm/s，硅基衬底的形貌根据腐蚀时间的不同，从而能够获得不同粗糙程度的硅基衬底。

本申请通过在硅衬底表面设置银膜，并采用H₂O₂和HF的混合水溶液对硅衬底进行腐蚀，银膜能够起到催化腐蚀的作用，从而实现快速腐蚀硅衬底的作用，得到表面粗糙的硅基衬底能有利于硅基LED出光，进而提高发光强度。

进一步的是，所述硅纳米晶薄膜通过以下步骤设置：在所述硅基衬底上粗糙的一侧表面蒸镀氧化硅薄膜，而后在惰性气体氛围下退火得到硅纳米晶薄膜。

本申请通过设置硅纳米晶薄膜，再通过硅纳米晶薄膜与表面等离激元配合，从而能够有效的提高硅基LED的发光强度。