生长在玻璃衬底上的InGaN/GaN多量子阱制造技术

本实用新型专利技术公开了生长在玻璃衬底上的InGaN/GaN多量子阱，包括生长在玻璃衬底上的铝金属层，生长在铝金属层上的银金属层，生长在银金属层上的AlN缓冲层，生长在AlN缓冲层上的GaN缓冲层，生长在GaN缓冲层上的非掺杂GaN层，生长在非掺杂GaN层上的InGaN/GaN多量子阱。本实用新型专利技术的InGaN/GaN多量子阱缺陷密度低、结晶质量好，电学、光学性能好。

【技术实现步骤摘要】
生长在玻璃衬底上的InGaN/GaN多量子阱
本技术涉及InGaN/GaN多量子阱，特别涉及生长在玻璃衬底上的InGaN/GaN多量子阱。
技术介绍
发光二极管(LED)作为一种新型固体照明光源和绿色光源，具有体积小、耗电量低、环保、使用寿命长、高亮度、低热量以及多彩等突出特点，在室外照明、商业照明以及装饰工程等领域都具有广泛的应用。当前，在全球气候变暖问题日趋严峻的背景下，节约能源、减少温室气体排放成为全球共同面对的重要问题。以低能耗、低污染、低排放为基础的低碳经济，将成为经济发展的重要方向。在照明领域，LED发光产品的应用正吸引着世人的目光，LED作为一种新型的绿色光源产品，必然是未来发展的趋势。但是现阶段LED的应用成本较高，发光效率较低，这些因素都会大大限制LED向高效节能环保的方向发展。III族氮化物GaN在电学、光学以及声学上具有极其优异的性质，近几年受到广泛关注。GaN是直接带隙材料，且声波传输速度快，化学和热稳定性好，热导率高，热膨胀系数低，击穿介电强度高，是制造高效的LED器件的理想材料。目前，GaN基LED的发光效率现在已经达到28％并且还在进一步的增长，该数值远远高于目前通常使用的白炽灯(约为2％)或荧光灯(约为10％)等照明方式的发光效率。LED要真正实现大规模广泛应用，需要进一步提高LED芯片的发光效率，同时降低LED芯片的价格。虽然LED的发光效率已经超过日光灯和白炽灯，但是商业化LED发光效率还是低于钠灯(150lm/W)，单位流明/瓦的价格偏高。目前大多数GaN基LED都是基于蓝宝石和SiC衬底上进行外延生长，大尺寸的蓝宝石和SiC衬底价格昂贵，导致LED制造成本高。因此迫切寻找一种价格低廉的衬底材料应用于外延生长GaN薄膜及InGaN/GaN多量子阱。众所周知，制备高质量的InGaN/GaN多量子阱是高效高质量GaN基LED外延片的基础，因此，在价格低廉的玻璃衬底上制备高质量InGaN/GaN多量子阱一直是研究的热点和难点。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺点与不足，本技术的目的在于提供一种生长在玻璃衬底上的InGaN/GaN多量子阱，具有缺陷密度低、结晶质量好，发光性能优良的优点。本技术的目的通过以下技术方案实现：生长在玻璃衬底上的InGaN/GaN多量子阱，包括生长在玻璃衬底上的铝金属层，生长在铝金属层上的银金属层，生长在银金属层上的AlN缓冲层，生长在AlN缓冲层上的GaN缓冲层，生长在GaN缓冲层上的非掺杂GaN层，生长在非掺杂GaN层上的InGaN/GaN量子阱。所述铝金属层厚度为150～200μm。所述银金属层的厚度为100～300nm。所述AlN缓冲层的厚度为5～50nm。所述GaN缓冲层的厚度为50～80nm。所述非掺杂GaN层的厚度为200～300nm。所述InGaN/GaN量子阱为7～10个周期的InGaN阱层/GaN垒层，其中InGaN阱层的厚度为2～3nm；GaN垒层的厚度为10～13nm。所述的生长在玻璃衬底上的InGaN/GaN多量子阱的制备方法，包括以下步骤：(1)玻璃衬底表面抛光、清洗处理；(2)铝金属层的生长：在分子束外延系统中，在玻璃衬底温度为400～600℃条件下，沉积铝金属层；(3)银金属层的生长：在分子束外延系统中，采用分子束外延系统中的电子束蒸发功能，在衬底温度为400～600℃条件下，沉积银金属层；(4)AlN缓冲层的生长：衬底温度为450～550℃，在反应室的压力为4.0～7.2×10-5Pa、生长速度为0.2～0.8ML/s的条件下沉积金属铝薄膜，然后采用氮等离体子源对该金属铝薄膜进行氮化，等离体子源的功率为300～450W，氮气流量为1～5sccm，氮化时间为10～50分钟，获得AlN薄膜，有利于进行后续GaN缓冲层的生长；(5)GaN缓冲层外延生长：衬底温度为450～550℃，在反应室的压力为6.0～7.2×10-5Pa、束流比V/III值为50～60、生长速度为0.4～0.6ML/s的条件下生长GaN缓冲层；在450～550℃生长缓冲层，可以有效的使GaN在AlN表面形核，同时为外延生长提供足够多的生长能量；(6)非掺杂GaN层的外延生长：采用分子束外延生长工艺，衬底温度为500～600℃，在反应室的压力为4.0～5.0×10-5Pa、束流比V/III值为30～40、生长速度为0.6～0.8ML/s条件下，在GaN缓冲层上生长非掺杂GaN层；(7)InGaN/GaN多量子阱的外延生长：采用分子束外延生长工艺，衬底温度为750～850℃，在反应室的压力为4.0～5.0×10-5Pa、束流比V/III值为30～40、生长速度为0.4～0.6ML/s条件下，在非掺杂GaN层上生长InGaN/GaN多量子阱。步骤(1)所述抛光，具体为：首先将玻璃衬底表面用金刚石泥浆进行抛光，配合光学显微镜观察衬底表面，直到没有划痕后，再采用化学机械抛光的方法进行抛光处理。步骤(1)所述清洗，具体为：将玻璃衬底放入去离子水中室温下超声清洗3～5分钟，去除玻璃衬底表面粘污颗粒，再依次经过丙酮、乙醇洗涤，去除表面有机物，用干燥氮气吹干。与现有技术相比，本技术具有以下优点和有益效果：(1)本技术的生长在玻璃衬底上的InGaN/GaN多量子阱，能有效的减少位错的形成，制备出高质量InGaN/GaN多量子阱薄膜，有利提高了载流子的辐射复合效率，可大幅度提高氮化物器件如半导体激光器、发光二极管及太阳能电池的发光效率。(2)本技术的生长在玻璃衬底上的InGaN/GaN多量子阱，在进行玻璃衬底去除之后，铝金属层具有作为支撑层、导电、导热的功能；银金属层具有光线发射的功能。在预先沉积铝金属、银金属层上进行InGaN/GaN多量子阱薄膜的生长，为制备低成本、高导热、高导电、高发光性能光电器件奠定了基础。(3)本技术使用玻璃作为衬底，玻璃衬底容易获得，价格便宜，有利于降低生产成本。(4)本技术的银金属可作为反射镜，如果采用该InGaN/GaN多量子阱制备发光器件，可大幅度提高发光效率；如果采用该InGaN/GaN多量子阱薄膜制备太阳电池，可提高光吸收率，提高太阳电池的光电转换效率。(5)本技术采用玻璃衬底，具有容易去除的优点，然后在去除玻璃衬底后的InGaN/GaN多量子阱薄膜上制作电极，从而可以有利于制备垂直结构的InGaN/GaN多量子阱结构光电器件。附图说明图1是实施例1制备的InGaN/GaN多量子阱的截面示意图。图2是实施例1制备的InGaN/GaN多量子阱的PL谱测试图。具体实施方式下面结合实施例，对本技术作进一步地详细说明，但本技术的实施方式不限于此。实施例1图1所示是本实施例制备的生长在玻璃衬底上的InGaN/GaN多量子阱的截面示意图，如图所示包括生长在玻璃衬底10上的铝金属层11，生长在铝金属层11上的银金属层12，生长在银金属层12上的AlN缓冲层13，生长在AlN缓冲层13上的GaN缓冲层14，生长在GaN缓冲层14上的非掺杂GaN层15，生长在非掺杂GaN层15上的InGaN/GaN多量子阱16。本实施例的生长在玻璃衬底上的InGaN/GaN多量子阱的制备方法，包括以下步本文档来自技高网...

【技术保护点】
生长在玻璃衬底上的InGaN/GaN多量子阱，其特征在于，包括生长在玻璃衬底上的铝金属层，生长在铝金属层上的银金属层，生长在银金属层上的AlN缓冲层，生长在AlN缓冲层上的GaN缓冲层，生长在GaN缓冲层上的非掺杂GaN层，生长在非掺杂GaN层上的InGaN/GaN多量子阱。

【技术特征摘要】
1.生长在玻璃衬底上的InGaN/GaN多量子阱，其特征在于，包括生长在玻璃衬底上的铝金属层，生长在铝金属层上的银金属层，生长在银金属层上的AlN缓冲层，生长在AlN缓冲层上的GaN缓冲层，生长在GaN缓冲层上的非掺杂GaN层，生长在非掺杂GaN层上的InGaN/GaN多量子阱。2.根据权利要求1所述的生长在玻璃衬底上的InGaN/GaN多量子阱，其特征在于，所述铝金属层厚度为150～200μm。3.根据权利要求1所述的生长在玻璃衬底上的InGaN/GaN多量子阱，其特征在于，所述银金属层的厚度为100～300nm。4.根据权利要求1所述的生长在玻璃衬底...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国强，高芳亮，温雷，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东,44