The invention discloses an efficient light-emitting diode based on nanowire structure and a preparation method thereof, which mainly solves the problem of low luminous efficiency caused by low hole injection efficiency in the traditional LED. Including: C sapphire substrate layer (1), high temperature AlN nucleation layer (2), N type GaN layer (3), AlxGa1 xN/AlyGa1 yN multiple quantum wells (4), P type GaN layer (5) and the electrode (6), which includes multiple quantum wells five cycles, Al the contents of X and y by gallium and aluminum sources flow control, in order to obtain different wavelength of LED, the creep phenomenon after the use of metal at high temperature to form a metal ball as a barrier layer in the quantum well with evenly spaced etching nano groove, the P type GaN layer embedded in the growth of nano groove in order to improve the contact P GaN and quantum wells, injection for hole, the invention improves the luminous efficiency, can be used for the production of ultraviolet and deep ultraviolet light emitting diode.
【技术实现步骤摘要】
基于纳米线结构的高效发光二极管及制备方法
本专利技术属于微电子
,特别涉及一种高效发光二极管,可用来制备高效率的紫外和深紫外发光器件。技术背景以集成电路为标志的基于硅材料的微细加工技术造就了当代信息社会。受物理原理的制约,硅材料的加工线宽在小于10nm时,就很难生产出性能稳定、集成度更高的高频、高速和大功率的光电器件。因此,III-V族氮化物及其合金材料逐渐受到关注,其中GaN材料以其出色的性能被广泛应用。GaN材料具有高的电子漂移饱和速度、禁带宽度大、导电性能良好、化学性质稳定等优点,另外,GaN属于直接带隙的半导体材料,非常适合于制备发光二极管和半导体激光器,具有极大的发展空间。目前广泛使用的发光二极管的制备方法是在n型GaN材料上制作量子阱,之后生长p型GaN,通过电子和空穴在量子阱中复合来实现发光。但是这种方法由于p型GaN的生长质量较差,位错密度高,空穴载流子很难到达量子阱中完成复合过程,因而得到的LED发光效率较低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对传统LED的不足,提出一种基于纳米线结构的高效发光二极管及制备方法,以增大空穴注入量,提高器件发光效率。为实现上述目的,本专利技术基于纳米线结构的高效发光二极管,自下而上包括:c面蓝宝石衬底层、高温AlN成核层、n型GaN层、AlxGa1-xN/AlyGa1-yN多量子阱和p型GaN,该n型GaN层和p型GaN上分别设有n型电极和p型电极,其特征在于:p型GaN的下部镶嵌在量子阱中,用于加大p型GaN和量子阱的接触面积,增加空穴注入量,提高发光效率。上述发光二极管,其特征在于:所述的Al ...
【技术保护点】
一种基于纳米线结构的高效发光二极管,自下而上包括:c面蓝宝石衬底层(1)、高温AlN成核层(2)、n型GaN层(3)、AlxGa1‑xN/AlyGa1‑yN多量子阱(4)和p型GaN(5),该n型GaN层(3)和p型GaN(5)上分别设有n型电极和p型电极,其特征在于:p型GaN(5)的下部镶嵌在量子阱中,用于加大p型GaN和量子阱的接触面积,增加空穴注入量,提高发光效率。
【技术特征摘要】
1.一种基于纳米线结构的高效发光二极管,自下而上包括:c面蓝宝石衬底层(1)、高温AlN成核层(2)、n型GaN层(3)、AlxGa1-xN/AlyGa1-yN多量子阱(4)和p型GaN(5),该n型GaN层(3)和p型GaN(5)上分别设有n型电极和p型电极,其特征在于:p型GaN(5)的下部镶嵌在量子阱中,用于加大p型GaN和量子阱的接触面积,增加空穴注入量,提高发光效率。2.根据权利要求1所述的发光二极管,其特征在于:所述的AlxGa1-xN/AlyGa1-yN多量子阱(4)的厚度为400-600nm,其上部每间隔5-8nm均匀刻蚀有深度为40-60nm,宽度为3-5nm的纳米槽,这些纳米槽内镶嵌生长有p型GaN(5)。3.根据权利要求1所述的发光二极管,其特征在于:所述的高温AlN成核层的厚度为20-50nm。4.根据权利要求1所述的发光二极管,其特征在于:所述的n型GaN层的厚度为700-750nm。5.根据权利要求1所述的发光二极管,其特征在于:所述的p型GaN层的厚度为700-750nm。6.一种基于纳米线的高效发光二极管及制备方法,其特征在于:包括如下步骤:1)热处理:将c面蓝宝石衬底经过清洗之后,置于金属有机化学气相淀积MOCVD反应室中,将反应室的真空度降低到小于2×10-2Torr;再向反应室通入氢气,在MOCVD反应室压力达到为20-760Torr条件下,将衬底加热到温度为900-1200℃,并保持5-10min,完成对衬底基片的热处理;2)高温氮化:将热处理后的衬底置于温度为1000-1100℃的反应室,通入流量为3000-4000sccm的氨气,持续3-5min进行氮化;3)生长高温AlN层:在氮化后的衬底上采用MOCVD工艺生长厚度为20-50nm的高温AlN成核层;4)生长n型GaN层:在AlN成核层上采用MOCVD工艺生长厚度为700-750nm的n型GaN层;5)生长AlxGa1-xN/AlyGa1-yN多量子阱结构:5a)在n型GaN层上采用MOCVD工艺生长五个周期的AlxGa1-xN/AlyGa1-yN量子阱,每个周期的单层AlxGa1-xN阱层和AlyGa1-yN垒层的厚度分别为20-40nm和60-80nm,Al含量x和y的调整范围分别为...
【专利技术属性】
技术研发人员:张进成,杜金娟,许晟瑞,吕玲,郝跃,李培咸,陶鸿昌,林志宇,张金风,
申请(专利权)人:西安电子科技大学,
类型:发明
国别省市:陕西,61
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。