[发明专利]一种可寻址纳米LED发光显示阵列结构及其制备方法

说明书

本发明涉及一种可寻址纳米LED发光显示阵列结构及其制备方法，该结构包括纳米LED发光像元阵列以及像元与像元独立部分之间的隔离区域，所述纳米LED发光像元包括纳米LED发光像元阵列共用的衬底、n型半导体层和公共n接触电极，以及各个纳米LED发光像元独立的多量子阱、p型半导体层和p接触电极，所述多量子阱、p型半导体层和p接触电极自下而上依次层叠在n型半导体层上，所述公共n接触电极从n型半导体层引出，所述像元与像元独立部分之间的隔离区域包括为使其不能发光而被破坏的多量子阱结构，以及具有高电阻率的p型半导体层。该结构及其制备方法简化了制备工艺流程，可以减少刻蚀工艺中可能会产生的边缘效应和尺寸效应。

技术领域

本发明属于光电子发光器件制造技术领域，具体涉及一种可寻址纳米LED发光显示阵列结构及其制备方法。

背景技术

LED具有高亮度、高光效、长寿命、高对比度，以及纳秒级的响应时间等优势。同时，LED采用半导体加工工艺进行制备，并且与IC工艺兼容，具有极高的器件加工精度和稳定性，有望实现超高解析度，便于与触觉、听觉、嗅觉等传感器集成，实现高精度空间定位和触觉感知、使更具真实感的AR、VR成为可能。纳米LED发光显示指具有纳米级像素的极高分辨率的LED显示技术。随着显示终端对显示信息量和功能集成度要求越来越高，纳米LED发光显示是显示技术发展的必然趋势。然而，纳米LED发光显示存在诸多科学技术问题，亟需全新的应对策略和变革性技术来解决。

当发光显示像素小至纳米量子，其电极的引出具有巨大的挑战，是纳米LED发光显示要解决的关键技术难题之一，传统LED显示阵列是采用光刻和刻蚀手段来定义像素，像素与像素之间凹凸不平，如何在这些突起的极小尺寸像素表面引出独立的超细和超高密度电极是实现可寻址纳米LED发光显示的核心关键技术。同时，刻蚀过程中产生的边缘效应和尺寸效应等会降低发光效率，需要复杂的钝化和修复工艺来提高发光效率。

发明内容

本发明的目的在于提供两种可寻址纳米LED发光显示阵列结构及其制备方法，该结构及其制备方法简化了制备工艺流程，可以减少刻蚀工艺中可能会产生的边缘效应和尺寸效应。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种可寻址纳米LED发光显示阵列结构，包括纳米LED发光像元阵列以及像元与像元独立部分之间的隔离区域，所述纳米LED发光像元包括纳米LED发光像元阵列共用的衬底、n型半导体层和公共n接触电极，以及各个纳米LED发光像元独立的多量子阱、p型半导体层和p接触电极，所述多量子阱、p型半导体层和p接触电极自下而上依次层叠在n型半导体层上，所述公共n接触电极从n型半导体层引出，所述像元与像元独立部分之间的隔离区域包括为使其不能发光而被破坏的多量子阱结构，以及具有高电阻率的p型半导体层。

本发明还提供了上述可寻址纳米LED发光显示阵列结构的制备方法，包括如下步骤：

步骤S11：在蓝宝石衬底上依次外延生长n型半导体层、多量子阱以及p型半导体层；

步骤S12：在p型半导体层表面沉积一层离子注入保护层，采用电子束光刻、变参量光刻或纳米压印在离子注入保护层上形成与纳米LED发光像元一一对应的光刻胶图案，并以光刻胶作为保护，去除暴露的离子注入保护层，形成与纳米LED发光显示像元一一对应的离子注入保护层图案；

步骤S13：采用离子注入方法，控制注入深度，依次破坏没有保护层区域，即隔离区域的多量子阱结构，使其不能发光，并提高隔离区域p型半导体层的电阻率；去除离子注入保护层图案，形成像元之间具有隔离区域的纳米LED发光像元阵列；

步骤S14： 在步骤S13得到的纳米LED发光像元阵列表面沉积一层p接触电极薄膜，采用电子束光刻、变参量光刻或纳米压印在p接触电极薄膜上形成与p接触电极一一对应的光刻胶图案，并以光刻胶作为保护，去除暴露的p接触电极薄膜，形成与纳米LED发光显示像元一一对应的p接触电极；