一种基于斜向ZnO纳米线/GaN pn结的LED及制备方法技术

一种基于斜向ZnO纳米线/GaN pn结的LED及制备方法，涉及半导体的技术领域。本发明专利技术通过在半极性GaN外延层上生长斜向ZnO纳米线阵列，提高LED的光取出率和发光面积，实现在蓝紫光波段的高效发光。其中，半极性面(11‑22)的GaN层包括生长在m面Al2O3衬底上未掺杂的GaN层和其上掺Mg的p型GaN层；ZnO纳米线阵列直接由水热法生长在半极性GaN面上，为n型掺杂，斜向生长，与生长平面的夹角为30～35度；将斜向ZnO纳米线阵列用聚合物填充后，再在其上一层制作导电薄膜，作为负极，而正极位于GaN层上。

LED based on oblique ZnO nanowire /GaN PN junction and its preparation method

A method based on oblique ZnO nanowires /GaN PN junction LED and a preparation method thereof, and relates to the technical field of semiconductor. The oblique ZnO nanowire array is grown on the semi polar GaN epitaxial layer to improve the light extraction rate and the luminous area of the LED, so as to realize the high efficiency luminescence in the blue violet band. Among them, the semi polar surface (11 22) GaN layer includes a GaN layer grown on M substrate surface Al2O3 undoped and the Mg doped P type GaN layer; ZnO nanowires directly grown by the hydrothermal method in semi polar GaN surface, n doped, oblique growth with the growth of the plane, the angle is 30 ~ 35; the oblique ZnO nanowire arrays with polymer filling, on which a layer of conductive film as anode, cathode, and is located in the GaN layer.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体的
，特别涉及一种基于斜向ZnO纳米线/GaNpn结的LED及其制备方法。
技术介绍
目前，半导体材料和器件的研究已经进入了以GaN和ZnO为代表的第三代半导体时代，它们作为宽禁带半导体的代表，禁带宽度远大于Si、Ge、GaAs等，具有直接带隙，是制备蓝光LED的首选材料，使得白光LED成为可能，有希望实现更持久，高效的LED灯光代替原来的普通照明。虽然GaN和ZnO分属III-V族和II-IV族，但它们的晶体结构相同，晶格常数相差不大(二者的晶格失配率仅1.8％)，都具有较高的化学稳定性，耐高温，耐击穿等特性。可直接利用化学气相沉积或水热法在GaN的c极性面生长垂直结构的ZnO纳米线阵列，这种ZnO纳米线/GaN异质结结构可以有效地提高载流子注入效率，提高光取出率。同时，ZnO纳米线具有高的比表面积，表面效应显著增强，其表面效应增强了ZnO材料的发光性能。然而，现有的ZnO纳米线/GaN异质结结构的LED中ZnO纳米线均为垂直生长的纳米线阵列，但垂直的纳米线阵列存在出光面积小和上电极难制备困难等问题，并不能最大程度上利用ZnO纳米线提高LED的光取出率。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于斜向ZnO纳米线/GaN pn结的LED，其特征在于，n型斜向生长的ZnO纳米线阵列生长于p型半极性面(11‑22)GaN外延层，斜向ZnO纳米线阵列中的空隙被聚合物填充，聚合物填充的斜向ZnO纳米线阵列的上面为一层导电薄膜，作为负极，斜向生长的ZnO纳米线阵列的顶端伸入到导电薄膜内；正极位于斜向生长的ZnO纳米线阵列侧旁的p‑GaN层台面上。

【技术特征摘要】
1.一种基于斜向ZnO纳米线/GaNpn结的LED，其特征在于，n型斜向生长的ZnO纳米线阵列生长于p型半极性面(11-22)GaN外延层，斜向ZnO纳米线阵列中的空隙被聚合物填充，聚合物填充的斜向ZnO纳米线阵列的上面为一层导电薄膜，作为负极，斜向生长的ZnO纳米线阵列的顶端伸入到导电薄膜内；正极位于斜向生长的ZnO纳米线阵列侧旁的p-GaN层台面上。2.按照权利要求1所述的一种基于斜向ZnO纳米线/GaNpn结的LED，其特征在于，n型斜向生长的ZnO纳米线阵列生长于p型半极性面(11-22)GaN外延层结构：最底层为Al2O3衬底，在Al2O3衬底上依次为未掺杂半极性面(11-22)的GaN外延层、掺Mg半极性面(11-22)的p-GaN外延层，在掺Mg的p型GaN层上生长有n型斜向生长的ZnO纳米线阵列。3.按照权利要求2所述的一种基于斜向ZnO纳米线/GaNpn结的LED，其特征在于，n型斜向ZnO纳米线阵列与生长平面掺Mg半极性面(11-22)的p-GaN外延层的夹角为30～35度。4.按照权利要求2所述的一种基于斜向ZnO纳米线/GaNpn结的LED，其特征在于，n型斜向ZnO纳米线阵列中纳米线的尺寸均匀一致，长度和粗细可根据需要调控。5.按照权利要求2所述的一种基于斜向ZnO纳米线/GaNpn结的LED，其特征在于，未掺杂半极性面(11-22)的GaN外延层厚度为2～5μm。6.按照权利要求2所述的一种基于斜向ZnO纳米线/GaNpn结的LED，其特征在于，掺Mg半极性面(11-22)的p-GaN外延层的厚度为0.2～1μm。7.按照权利要求2所述的一种基于斜向Zn...

【专利技术属性】
技术研发人员：高志远，赵立欢，张洁，薛晓玮，邹德恕，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11