[发明专利]一种面向紫外通讯的Micro紫外发光二极管芯片

说明书

本发明为一种面向紫外通讯的Micro紫外发光二极管芯片。该二极管芯片沿着外延生长方向依次包括：衬底、缓冲层、n型电子注入层，所述的n型电子注入层为二级台阶结构，第二级台阶沿外延生长方向依次为多量子阱层、p型电子阻挡层、第一p型空穴注入层；所述的第一p型空穴注入层为另一个二级台阶结构，其第二级台阶上沿外延生长方向依次为p型空穴加速层、第二p型空穴注入层、p型重掺杂空穴注入层、电流扩展层；电流扩展层上设置有p型欧姆电极，n型电子注入层的暴露部分上设置有n型欧姆电极。本发明提升了器件的光效和器件的响应速度，满足了高速数据传输的需要。

技术领域

本发明涉及Micro LED发光技术领域，具体地说涉及到了一种面向紫外通讯的Micro紫外发光二极管芯片及其制备方法。

背景技术

发光二极管(light-emitting diode)相比于传统光源具有能耗低、体积小、使用寿命长、显示色域广、环保等优点。目前被广泛应用于照明、显示、医学、军事、生物化学检测等领域。随着LED器件尺寸的逐渐缩小，Micro LED作为新一代的显示技术正受到广泛的关注和研究。相比于当前应用于显示领域的LCD(liquid crystal display)和OLED(organiclight-emitting diode)技术,Micro LED具有光电转化效率高、能耗更低、响应速度快等优势，且Micro LED能够有效规避OLED半导体材料在高温下易发生分解的缺陷，从而提升了器件的使用寿命。不仅在显示领域，由于Micro LED具有较高的响应速度，其在可见光通讯(visible light communication,VLC)中的应用也被给予了较高的期望并于近期得到了显著的发展。

然而，目前VLC技术的应用仍受到一定的限制。例如，室内VLC设备在进行信息交换的同时还需对室内进行照明，这样就对建立有效的上行链路造成了困难；另外，包括荧光灯在内的自然光源和人造光源也会产生干扰，并可能导致接收器饱和。为规避以上VLC技术存在的缺陷，紫外光通讯(ultraviolet-based communication)技术应运而生。这主要是因为大气对波长为200～300nm的紫外光具有强烈的吸收作用，这一波段称为日盲区，采用这一波段进行紫外光通讯能够有效避免自然光源和人造光源的干扰，同时紫外光通讯还具有安全性能高、保密性好等优点。Micro LED作为一种可实现高速响应的紫外通讯发射设备引起了相关研究者的广泛兴趣。Micro LED器件能够有效地提升电流扩展效应、降低结温并提高光提取率；尽管优势显著，然而目前急需解决主要问题之一是在较小尺寸的Micro LED器件中，由侧壁缺陷引起的Shockley-Read-Hall(SRH)非辐射复合会对器件的光功率和外量子效率(EQE)产生严重的影响。相关研究机构已提出诸如通过原子层沉积(ALD)生长钝化层、化学腐蚀去除表面缺陷等方法来降低侧壁缺陷对器件性能的影响。着眼于侧壁缺陷处理层面，以上方法有助于提升Micro LED的发光效率，如果将上述方法与器件架构设计与制备相结合，则有望进一步抑制Micro LED的侧壁非辐射复合，提高发光效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种用于紫外通讯的Micro紫外发光二极管芯片及其制备方法。该器件通过在Micro紫外LED芯片的p型空穴注入层中插入一层p型空穴加速层，所形成的p型空穴注入层/p型空穴加速层结构将构成空穴加速器，在极化效应作用下，内部所产生的极化电场能够增加空穴在沿电流输运方向的速度分量，减缓空穴在器件内部的横向输运，对空穴注入有源区起到促进作用。为减缓器件有源区因侧壁刻蚀引起非辐射复合效应，对本器件进行了二次刻蚀，刻蚀深度将延伸至介于p型电子阻挡层和p型空穴加速层之间的p型空穴注入层中。本发明所述的Micro紫外LED芯片在促进空穴注入的同时，减缓了侧壁刻蚀引起的非辐射复合效应，从而提升了器件的光效和器件的响应速度，满足了高速数据传输的需要。

本发明解决该技术问题所提出的技术方案是：