一种ZnO/InGaN异质结发光二极管及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种ZnO/InGaN异质结发光二极管及其制备方法，该发光二极管包括p‑InGaN衬底、ZnO:Ga微米线，p‑InGaN衬底上制备有合金薄膜电极，ZnO:Ga微米线紧贴在p‑InGaN衬底上，且不接触合金薄膜电极，ZnO:Ga微米线与p‑InGaN衬底构成n‑ZnO:Ga/p‑InGaN异质结构，ZnO:Ga微米线远离合金薄膜电极的一端附着有Ag薄膜电极；该发光二极管的制备方法包括以下步骤：(S1)在p‑InGaN衬底上沉积合金薄膜电极；(S2)在n‑ZnO:Ga微米线一端的侧面上沉积Ag薄膜电极；(S3)将镀有Ag薄膜电极的单根n‑ZnO:Ga微米线的面向上紧贴在p‑InGaN衬底上，确保n‑ZnO:Ga微米线不和合金薄膜电极接触，即得到ZnO/InGaN异质结发光二极管。该发光二极管能够发出高效率高强度的黄绿光。

【技术实现步骤摘要】
一种ZnO/InGaN异质结发光二极管及其制备方法
本专利技术涉及一种发光二极管及其制备方法，更具体地，涉及一种ZnO/InGaN异质结发光二极管及其制备方法。
技术介绍
目前LED产业发展迅速，全色系LED产品均得到广泛应用，然而现存的波长为530nm-570nm绿光波段LED存在着发光效率低下的问题，也就是“GreenGap”现象，该波段的缺失对高显色指数白光LED的实现、全彩显示等都造成了很大影响。InGaN材料体系以其大范围连续可调的禁带宽度、高的能量转换效率、超长理论使用寿命等优越性，被大量应用于蓝光、绿光以及白光LED中。时至今日，InGaN广泛存在于信号指示灯、景观照明、屏下显示等领域。但是In组分增加会导致量子限制Stark效应增强，同时导致InGaN晶体质量变差，使得制备高效率高亮度InGaN绿光LED极其困难。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种具有高效率高亮度、发光稳定的ZnO/InGaN异质结发光二极管，本专利技术的另一目的是提供该二极管的制备方法。技术方案：本专利技术所述一种ZnO/InGaN异质结发光二极管，包括p-InGaN衬底、ZnO:Ga微米线，p-InGaN衬底上制备有合金薄膜电极，ZnO:Ga微米线紧贴在p-InGaN衬底上，且不接触合金薄膜电极，ZnO:Ga微米线与p-InGaN衬底构成n-ZnO:Ga/p-InGaN异质结构，ZnO:Ga微米线远离合金薄膜电极的一端附着有Ag薄膜电极。其中，合金薄膜电极占p-InGaN衬底面积的1/5～1/4，合金薄膜电极为Ni/Au电极，厚度为40～50nm，合金薄膜电极上粘附有金属颗粒电极，金属颗粒电极为In电极，能够防止探针划伤合金薄膜电极；p-InGaN衬底厚度为635～665μm，空穴浓度为1017～1019个/cm3，n-ZnO:Ga微米线的电子浓度为1017～1019个/cm3，电子迁移率为5～100cm2/V·s，Ag薄膜电极厚度为30～40nm。本专利技术所述的ZnO/InGaN异质结发光二极管的制备方法包括以下步骤：(S1)利用电子束蒸镀法在p-InGaN衬底上沉积合金薄膜电极；(S2)利用电子束蒸镀法在n-ZnO:Ga微米线一端的侧面上沉积Ag薄膜电极；(S3)将镀有Ag薄膜电极的单根n-ZnO:Ga微米线的面向上紧贴在p-InGaN衬底上，确保金属Ag不与p-InGaN衬底表面接触，n-ZnO:Ga微米线也不和合金薄膜电极接触，即得到ZnO/InGaN异质结发光二极管。其中，步骤S3中，在合金薄膜电极上再按压一个金属颗粒电极。有益效果：本专利技术与现有技术相比，其显著优点是：1、实现了黄绿光的发光，发光中心波长为545nm，且半高宽仅为40nm；2、黄绿光输出效率增加数倍，发光稳定，强度大，其对工作电流的依赖性大大降低，在更高的电流密度下表现出更好的性能；3、ZnO/InGaN异质结发光二极管为一维发光器件，器件尺寸大大缩小。附图说明图1是本专利技术俯视结构示意图；图2是本专利技术截面结构示意图；图3是本专利技术I-V曲线图；图4是本专利技术电致发光光谱图；图5是本专利技术光致发光光谱图；图6是本专利技术电致发光效果图；图7是显微镜下本专利技术电致发光效果图。具体实施方式将p-InGaN衬底2置于高温管式炉中，温度设定为800℃，保温2h后，关闭电源使其随炉冷却至室温，达到退火的目的；然后将退火后的p-InGaN衬底2置入三氯乙烯溶液中使用超声清洗仪器清洗15分钟，然后分别使用丙酮、乙醇、去离子水中，再使用超声清仪清洗15分钟，接着使用氮气吹掉衬底表面水分，最后放入干燥箱中烘干备用，p-InGaN衬底2厚度为665μm，尺寸为1cm×0.5cm，空穴浓度为1.7×1018个/cm3；将干燥洁净的p-InGaN衬底1用掩模板遮挡4/5面积，然后使用电子束蒸镀仪，在p-InGaN衬底裸露的部分沉积合金薄膜电极1，先沉积厚度为20nm的Ni薄膜，然后在Ni薄膜的表面，继续沉积厚度为20nm的Au薄膜，该电极为欧姆接触；取直径为10μm，长度为0.3cm的n-ZnO:Ga微米线3，掺Ga浓度小于1％，将其用掩模板遮挡3/4长度，然后使用电子束蒸镀仪，在n-ZnO:Ga微米线3裸露的部分沉积Ag薄膜电极4，厚度为40nm，该电极为欧姆接触电极；在光学显微镜下，将制备有Ag薄膜电极4的n-ZnO:Ga微米线3紧贴在p-InGaN衬底2表面，镀有Ag薄膜电极4的面朝上，然后将In粒作为金属颗粒电极5按压在Ni/Au合金电极表面，即得到ZnO/InGaN异质结发光二极管，结构如图1、图2所示。对ZnO/InGaN异质结发光二极管进行光电性能测试，I-V特性曲线图如图3所示，开启电压为12V，说明该发光二极管具有良好的整流特性；该发光二极管电致发光图图谱如图4所示，在3.5mA电流下，ZnO微米线上发出黄绿光，中心波长为545nm，半高宽仅为38nm，说明该发光二极管为黄绿光发光，并且单色性强，发光效果如图6所示，该发光二极管的InGaN衬底的光致发光光谱如图5所示，在400nm光的激发下，InGaN衬底发出中心波长为548.8nm的黄绿光，半高宽仅为40nm，说明该发光二极管的InGaN衬底的禁带宽度为2.26eV，为宽禁带半导体。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种ZnO/InGaN异质结发光二极管，其特征在于，包括p-InGaN衬底(2)、ZnO:Ga微米线(3)，所述p-InGaN衬底(2)上制备有合金薄膜电极(1)，所述ZnO:Ga微米线(3)紧贴在p-InGaN衬底(2)上，且不接触合金薄膜电极(1)，ZnO:Ga微米线(3)与p-InGaN衬底(2)构成n-ZnO:Ga/p-InGaN异质结构，所述ZnO:Ga微米线(3)远离合金薄膜电极(1)的一端附着有Ag薄膜电极(4)。/n

【技术特征摘要】
1.一种ZnO/InGaN异质结发光二极管，其特征在于，包括p-InGaN衬底(2)、ZnO:Ga微米线(3)，所述p-InGaN衬底(2)上制备有合金薄膜电极(1)，所述ZnO:Ga微米线(3)紧贴在p-InGaN衬底(2)上，且不接触合金薄膜电极(1)，ZnO:Ga微米线(3)与p-InGaN衬底(2)构成n-ZnO:Ga/p-InGaN异质结构，所述ZnO:Ga微米线(3)远离合金薄膜电极(1)的一端附着有Ag薄膜电极(4)。


2.根据权利要求1所述的ZnO/InGaN异质结发光二极管，其特征在于，所述合金薄膜电极(1)占p-InGaN衬底(2)面积的1/5～1/4。


3.根据权利要求1所述的ZnO/InGaN异质结发光二极管，其特征在于，所述合金薄膜电极(1)为Ni/Au电极，厚度为40～50nm。


4.根据权利要求1或4所述的ZnO/InGaN异质结发光二极管，其特征在于，所述合金薄膜电极(1)上粘附有金属颗粒电极(5)。


5.根据权利要求5所述的ZnO/InGaN异质结发光二极管，其特征在于，所述金属颗粒电极(5)为In电极。


6.根据权利要求1所述的ZnO/InGaN异质结发光二极管，其特征在于，所述p-InGaN衬底...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜明明，唐楷，阚彩侠，刘洋，马琨傑，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32