The invention belongs to the technical field of LED, and discloses a vertical structure LED chip with high luminous efficiency and a preparation method. The high luminous efficiency of the vertical structure of the LED chip bottom includes a conductive substrate, metal bonding layer, a metal reflective layer, P GaN layer, InGaN/GaN layer and the N type GaN quantum well layer, the N type GaN layer is arranged on the N electrode, is not equipped with ZnO nano column type n GaN n electrode layer covered. The ZnO nanometers prepared on the surface of the vertical structure LED chip can improve the optical extraction efficiency of the vertical structure LED chip.
【技术实现步骤摘要】
一种高发光效率的垂直结构LED芯片及其制备方法
本专利技术属于LED的
,涉及一种高发光效率的垂直结构LED芯片及提高该垂直结构LED芯片发光效率的制备方法,特别涉及使用ZnO纳米柱提高垂直结构LED芯片发光效率的制备方法。
技术介绍
GaN基LED以其更低能耗、更长寿命、更高发光效率逐步取代了传统照明器件。传统的LED是在蓝宝石衬底上制备的水平结构LED器件,其电流在电极间横向传输。由于蓝宝石衬底不导电,因此LED电极处在芯片的同侧,这样不仅需要刻蚀部分GaN薄膜制备p电极,而且金属电极沉积在芯片发光面上,会导致电极遮光现象。另外,蓝宝石衬底热导率较低,也限制了LED芯片在大功率领域的应用。为了解决上述问题,研究人员采用转移衬底技术,将原有LED外延片通过电镀、键合等方式转移至Si、金属等导电衬底上,使得电流在垂直方向上传输,即垂直结构LED芯片。这样不仅可以使芯片电极分布在上下两个表面,而且有效增加LED芯片的热导率,使之适应大功率领域的应用。虽然垂直结构设计大幅提高了LED芯片的寿命和应用范围,但由于GaN与空气的折射率差较大,使得LED内部发出的光会在界面处发生严重的全反射效应,大部分的光最终会以热辐射的方式浪费掉,只有少数光可以射出芯片表面,从而导致LED芯片光提取效率较低。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺点与不足,本专利技术的目的在于提供一种高发光效率垂直结构LED芯片,该芯片的表面生长有ZnO纳米柱。ZnO纳米柱提高了垂直结构LED芯片的发光效率。本专利技术的另一目的在于提供上述高发光效率垂直结构LED芯片的制备方法。本专利技术在垂 ...
【技术保护点】
一种高发光效率的垂直结构LED芯片,其特征在于:自下而上依次包括导电衬底、金属键合层、金属反射层、p型GaN层、InGaN/GaN量子阱层和n型GaN层,所述n型GaN层上设有n电极,未被n电极覆盖的n型GaN层上设有ZnO纳米柱层。
【技术特征摘要】
1.一种高发光效率的垂直结构LED芯片,其特征在于:自下而上依次包括导电衬底、金属键合层、金属反射层、p型GaN层、InGaN/GaN量子阱层和n型GaN层,所述n型GaN层上设有n电极,未被n电极覆盖的n型GaN层上设有ZnO纳米柱层。2.根据权利要求1所述高发光效率的垂直结构LED芯片,其特征在于:所述金属键合层为Sn/Au键合层且Au层靠近导电衬底,所述金属反射层为Ni/Ag/Ni/Au反射层且Au层靠近金属键合层,所述n电极为Cr/Pt/Au电极层且Cr层靠近n型GaN层。3.根据权利要求2所述高发光效率的垂直结构LED芯片,其特征在于:所述金属反射层为Ni/Ag/Ni/Au反射层,其中Ni层的厚度都为0.1~10nm,Ag层的厚度为10~200nm,Au层的厚度为10~200nm;所述金属键合层为Sn/Au键合层,其中Sn层的厚度为0.1~3μm,Au层的厚度为10~200nm;所述n电极金属为Cr/Pt/Au层,其中Cr层的厚度为10~200nm,Pt层的厚度为5~100nm,Au层厚度为10~100nm。4.根据权利要求1所述高发光效率的垂直结构LED芯片,其特征在于:所述n型GaN层的厚度为1~5μm;所述InGaN/GaN量子阱层为5~15个周期的InGaN阱层/GaN垒层,其中InGaN阱层的厚度为1~5nm;GaN垒层的厚度为1~20nm;所述p型GaN层的厚度为100~350nm。5.根据权利要求1所述高发光效率的垂直结构LED芯片,其特征在于:所述导电衬底中未被金属键合层覆盖的表面设有保护层。6.根据权利要求5所述高发光效率的垂直结构LED芯片,其特征在于:所述保护层为Pt;其厚度为20~300nm。7.根据权利要求1~6任一项所述高发光效率的垂直结构LED芯片的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:(1)在Si衬底上外延生长LED外延片,包括生长在Si衬底上的非掺杂GaN层,生长在非掺杂GaN层上的n型GaN层,生长在n型掺杂GaN薄膜上的InGaN/GaN量子阱,生长在InGaN/GaN量子阱上的p型GaN层;所述Si衬底以(111)面为外延面;所述非掺杂GaN层的厚度为100~300nm;所述n型GaN层的厚度为1~5μm;所述InGaN/GaN量子阱为5~15个周期的InGaN阱层/GaN垒层,其中InGaN阱层的厚度为1~5nm;GaN垒层的厚度为1~20nm;所述p型GaN层的厚度为100~350nm;(2)在LED外延片表面蒸镀金属反射层即p型GaN层上依次蒸镀Ni层、Ag层、Ni层和Au层,所述Ni/Ag/Ni...
【专利技术属性】
技术研发人员:李国强,张子辰,张云鹏,郭晓萍,曾禹,黄振强,
申请(专利权)人:华南理工大学,
类型:发明
国别省市:广东,44
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