基于GaN六棱锥阵列的LED外延结构及其制备方法技术

本发明专利技术涉及半导体领域，所述的一种LED外延结构，包括衬底、形核层、非掺杂GaN层、n型GaN层以及在n型GaN层上的多孔SiNx层；还包括形成在多孔SiNx层孔洞处的n型GaN六棱锥阵列，以及位于六棱锥顶点处的量子点、六条棱上的量子线和在六个半极性（10‑11）晶面上的多量子阱层，最后是p型GaN填充层。GaN六棱锥与在其上不同位置处形成的量子点/线/阱层构成三维核壳结构。该结构发光面积大，光提取效率高，而且由于In含量的不同和极化效应等因素的影响，量子点/线/阱结构的发光波长也不同，可以通过合理的控制实现白光发射。GaN六棱锥阵列制备过程中无需图形化衬底，工艺流程简单，同时生长出的GaN晶体质量高，能有效提高LED的发光效率。

LED epitaxial structure and preparation method of six pyramid array based on GaN

The present invention relates to a semiconductor field, a LED epitaxial structure includes a substrate, wherein the nucleation layer, an undoped GaN layer, n GaN layer and GaN layer in N type porous SiNx layer; also includes the formation of N type GaN hexagonal pyramid array on porous SiNx layer hole, and quantum dots at the top of the hexagonal pyramid point 6 on the edge of the quantum wire and in six and a half polar (10 11) multi quantum well layer on the surface of the crystal, and finally the P type GaN layer. The GaN six pyramid and the quantum dot / line / trap layer formed at different positions on it constitute a three-dimensional core shell structure. The structure of the light emitting area, the light extraction efficiency is high, and the effects of different factors such as In content and polarization effect of the quantum dot / line / wavelength well structure is different, can be realized through reasonable control of white light emission. In the process of GaN six pyramid array preparation, there is no need for patterned substrate, the process is simple, and the GaN crystal grown at the same time has high quality and can effectively improve the luminous efficiency of LED.

【技术实现步骤摘要】
基于GaN六棱锥阵列的LED外延结构及其制备方法
本专利技术涉及半导体
，具体涉及一种基于GaN六棱锥阵列的LED外延结构及其制备方法。
技术介绍
如今，Ⅲ-Ⅴ族半导体材料蓬勃发展，已经在很多领域进入到人们的生活当中，其中GaN作为制备高效LED的重要材料，更是吸引了很多人的眼球。与传统材料相比，GaN作为第三代半导体材料的代表，具有优良的物理、化学性质，例如：禁带宽度较宽，热稳定性好，电子迁移率很高，并且还是一种直接带隙半导体材料。因此，GaN基蓝光LED已经大规模应用在了生产生活当中，给人们的生活带来了便利的同时大大降低了能源的消耗。但是，GaN材料的潜力远不止如此，GaN基LED依然有很大的提升的空间。如能充分挖掘、利用GaN基LED的特性，研发一种晶体质量高，制备成本低，显色性好，荧光粉依赖性低以及发光效率高的LED结构，将是本行业的重大课题。
技术实现思路
为此，本专利技术主要提供一种基于六棱锥阵列的LED外延结构及其制备方法，拟解决现有LED外延结构晶体质量差，制备成本高，显色性差，荧光粉依赖性强，发光效率低等问题。此外，本专利技术还实现了在一个三维六棱锥结构上同时制备本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于GaN六棱锥阵列的LED外延结构，其特征在于：包括衬底、形核层、非掺杂GaN层、n型GaN层以及在所述n型GaN层上的多孔SiNx层；还包括形成在所述多孔SiNx层孔洞处的n型GaN六棱锥阵列，以及位于六棱锥顶点处的量子点、六棱锥的六条棱上的量子线和在六棱锥六个半极性（10‑11）晶面上的多量子阱层，最后是p型GaN填充层。

【技术特征摘要】
1.一种基于GaN六棱锥阵列的LED外延结构，其特征在于：包括衬底、形核层、非掺杂GaN层、n型GaN层以及在所述n型GaN层上的多孔SiNx层；还包括形成在所述多孔SiNx层孔洞处的n型GaN六棱锥阵列，以及位于六棱锥顶点处的量子点、六棱锥的六条棱上的量子线和在六棱锥六个半极性（10-11）晶面上的多量子阱层，最后是p型GaN填充层。2.根据权利要求1所述的基于GaN六棱锥阵列的LED外延结构，其特征在于：所述非掺杂GaN层厚度为2μm-3μm，所述n型GaN层厚度为1μm-3μm。3.根据权利要求1或2所述的基于GaN六棱锥阵列的LED外延结构，其特征在于：所述多孔SiNx层为非晶态多孔结构的SiNx，厚度为2nm-15nm，孔径为20nm-100nm。4.根据权利要求1或2所述的基于GaN六棱锥阵列的LED外延结构，其特征在于：所述n型GaN六棱锥均为Si掺杂，高度为200nm-900nm，直径为200nm-900nm。5.根据权利要求1或2所述的基于GaN六棱锥阵列的LED外延结构，其特征在于：所述多量子阱层为InGaN/GaN多量子阱层，InGaN阱层厚度为2nm-10nm，GaN垒层厚度为10nm-30nm，周期为3-10。6.根据权利要求1或2所述的基于GaN六棱锥阵列的LED外延结构，其特征在于：所述多量子阱层生长在六棱锥六个半极性的（10-11）晶面上，具有较低的极化电场。7.根据权利要求1或2所述的基于GaN六棱锥阵列的LED外延结构，其特征在于：所述n型GaN六棱锥最顶部十个纳米内的区域还出现了富In的量子点，在六棱锥的棱上则出现了富In的量子线。8.根据权利要求1或2所述的基于GaN六棱锥阵列的LED外延结构，其特征在于：所述p型GaN填充层为Mg掺杂的P型GaN填充层，填充厚度为300nm-1000nm。9.一种基于GaN六棱锥阵列的LED外延结构的制备方法，用于制备如权利要求1-8任一项所述的基于GaN六棱锥阵列的LED外延结构，其特征在于，包括如...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾伟，仝广运，樊腾，李天保，余春燕，许并社，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西,14