纳米棒发光器件及其制造方法、和显示装置制造方法及图纸

提供了一种纳米棒发光器件、其制造方法以及包括该纳米棒发光器件的显示装置，该纳米棒发光器件包括：掺有第一导电类型杂质的第一半导体层、设置在第一半导体层上方的发射层、设置在发射层上方并掺有与第一导电类型杂质电性相反的第二导电类型杂质的第二半导体层、设置在发射层的下表面的中央部分与第一半导体层和发射层的上表面的中央部分与第二半导体层中的至少一个之间的导电层、以及围绕导电层的侧壁的电流阻挡层。的侧壁的电流阻挡层。的侧壁的电流阻挡层。

【技术实现步骤摘要】
纳米棒发光器件及其制造方法、和显示装置


[0001]本公开的示例实施方式涉及纳米棒发光器件及其制造方法，更具体地，涉及具有集中式电流通道结构的纳米棒发光器件以及制造该纳米棒发光器件的方法，该集中式电流通道结构防止电流流到纳米棒的表面并允许电流流到纳米棒的中心部分。此外，本公开的示例实施方式涉及包括纳米棒发光器件的显示装置。

技术介绍

[0002]与其它光源相比，发光二极管(LED)被称为具有长寿命、低功耗、短响应时间和环境友好的下一代光源。由于这些优点，对LED的工业需求增加。LED被应用和使用在诸如照明装置、显示装置的背光等的各种产品中。
[0003]近来，已经开发了包括II
‑
VI族或III
‑
V族化合物半导体的微米级或纳米级LED。此外，已经开发了微型LED显示器，其包括其中将这种小型LED用作发光元件的显示像素。然而，当LED的尺寸减小到微米级或纳米级尺寸时，由于表面缺陷，LED的发光效率会降低。

技术实现思路

[0004]一个或更多个示例实施方式提供了纳米棒发光器件及其制造方法，更具体地，提供了具有集中式电流通道结构的纳米棒发光器件以及制造纳米棒发光器件的方法，该集中式电流通道结构防止电流流到纳米棒的表面并允许电流流到纳米棒的中央部分。
[0005]一个或更多个示例实施方式还提供了包括纳米棒发光器件的显示装置。
[0006]另外的方面将在下面的描述中被部分地阐述并且部分地从该描述将是明显的，或者可以通过实践本公开的示例实施方式而获知。
[0007]根据示例实施方式的一方面，提供了一种纳米棒发光器件，该纳米棒发光器件包括：掺有第一导电类型杂质的第一半导体层；设置在第一半导体层上方的发射层；第二半导体层，设置在发射层上方并掺有与第一导电类型杂质电性相反的第二导电类型杂质；导电层，设置在发射层的下表面的中央部分与第一半导体层和发射层的上表面的中央部分与第二半导体层中的至少一个之间；以及围绕导电层的侧壁的电流阻挡层。
[0008]第一半导体层可以是包括具有单一成分的半导体材料的单层。
[0009]第二半导体层可以是包括具有与第一半导体层的半导体材料相同的单一成分的半导体材料的单层。
[0010]电流阻挡层可以包括氧化物材料。
[0011]导电层可以包括：第一导电层，设置在发射层的下表面的中央部分与第一半导体层之间；以及第二导电层，设置在发射层的上表面的中央部分与第二半导体层之间。
[0012]电流阻挡层可以包括：第一电流阻挡层，在发射层的下表面与第一半导体层之间围绕第一导电层的侧壁；以及第二电流阻挡层，在发射层的上表面与第二半导体层之间围绕第二导电层的侧壁。
[0013]发射层可以包括第一量子阱结构和第二量子阱结构，其中，导电层进一步包括第
三导电层，第三导电层设置在第一量子阱结构和第二量子阱结构之间的中央部分中，并且其中电流阻挡层进一步包括第三电流阻挡层，第三电流阻挡层围绕第三导电层的侧壁并且设置在第一量子阱结构和第二量子阱结构之间。
[0014]第一半导体层的直径、电流阻挡层的直径、发射层的直径和第二半导体层的直径可以彼此相等。
[0015]电流阻挡层的外径可以在从0.05μm到2μm的范围内。
[0016]导电层的直径可以大于或等于0.01μm，并且可以小于电流阻挡层的外径。
[0017]纳米棒发光器件的高度可以在从1μm到20μm的范围内。
[0018]电流阻挡层的厚度可以等于导电层的厚度。
[0019]电流阻挡层的厚度可以在从5nm到200nm的范围内。
[0020]导电层可以包括Al
x
Ga1‑
x
As，其中x满足x≥0.85，电流阻挡层包括AlO
x
，并且第一半导体层和第二半导体层均包括AlGaInP。
[0021]纳米棒发光器件可以进一步包括钝化膜，该钝化膜围绕第一半导体层、电流阻挡层、发射层和第二半导体层的侧表面。
[0022]钝化膜可以包括选自AlO
x
、HfO
x
、TiO
x
、SiN
x
、SiO
x
和Al
x
Ga1‑
x
As当中的至少一种材料，其中x满足x≥0.9。
[0023]钝化膜可以包括与发射层具有外延关系的材料，以在钝化膜和发射层之间的界面处形成异质结。
[0024]电流阻挡层、发射层和第二半导体层可以具有相同的第一直径，并且第一半导体层可以具有大于第一直径的第二直径。
[0025]纳米棒发光器件可以进一步包括围绕电流阻挡层和发射层的侧表面的钝化膜。
[0026]根据示例实施方式的另一方面，提供了一种显示装置，该显示装置包括：多个像素电极；与所述多个像素电极相对应的公共电极；以及连接在每个像素电极与公共电极之间的多个纳米棒发光器件，其中每个纳米棒发光器件包括掺有第一导电类型杂质的第一半导体层、设置在第一半导体层上方的发射层、设置在发射层上方并掺有与第一导电类型杂质电性相反的第二导电类型杂质的第二半导体层、设置在发射层的下表面的中央部分与第一半导体层或者发射层的上表面的中央部分与第二半导体层中的至少一个之间的导电层、以及围绕导电层的侧壁的电流阻挡层。
[0027]根据示例实施方式的另一方面，提供了一种制造纳米棒发光器件的方法，该方法包括：在半导体衬底上形成牺牲层；在牺牲层上形成掺有第一导电类型杂质的第一半导体层；在第一半导体层上方形成发射层；在发射层上方形成掺有与第一导电类型杂质电性相反的第二导电类型杂质的第二半导体层；在第一半导体层的形成与发射层的形成之间在第一半导体层上形成导电层，和/或在发射层的形成与第二半导体层的形成之间在发射层上形成导电层；通过部分蚀刻第一半导体层、发射层、第二半导体层和导电层，形成多个纳米棒发光器件；以及通过经由氧化工艺氧化导电层的侧壁，形成围绕剩余的导电层的侧壁的电流阻挡层。
[0028]第一半导体层可以包括具有单一成分的半导体材料，第二半导体层可以包括具有与第一半导体层的半导体材料相同的单一成分的半导体材料。
[0029]第一半导体层的直径、电流阻挡层的直径、发射层的直径和第二半导体层的直径
可以彼此相等。
[0030]电流阻挡层的外径可以在从0.05μm到2μm的范围内。
[0031]剩余的导电层的直径可以大于或等于0.01μm，并且可以小于电流阻挡层的外径。
[0032]纳米棒发光器件的高度可以在从1μm到20μm的范围内。
[0033]电流阻挡层的厚度可以在从5nm到200nm的范围内。
[0034]导电层可以包括Al
x
Ga1‑
x
As，其中x满足x≥0.85，电流阻挡层可以包括AlO
x
，第一半导体层和第二半导体层可以均包括AlGaInP本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米棒发光器件，包括：第一半导体层，掺有第一导电类型杂质；发射层，设置在所述第一半导体层上方；第二半导体层，设置在所述发射层上方并掺有与所述第一导电类型杂质电性相反的第二导电类型杂质；导电层，设置在以下至少之一之间：所述发射层的下表面的中央部分与所述第一半导体层；以及所述发射层的上表面的中央部分与所述第二半导体层；以及电流阻挡层，围绕所述导电层的侧壁。2.根据权利要求1所述的纳米棒发光器件，其中所述第一半导体层是包括具有单一成分的半导体材料的单层。3.根据权利要求2所述的纳米棒发光器件，其中所述第二半导体层是包括具有与所述第一半导体层的所述半导体材料相同的单一成分的半导体材料的单层。4.根据权利要求1所述的纳米棒发光器件，其中所述电流阻挡层包括氧化物材料。5.根据权利要求1所述的纳米棒发光器件，其中所述导电层包括：第一导电层，设置在所述发射层的所述下表面的所述中央部分与所述第一半导体层之间；和第二导电层，设置在所述发射层的所述上表面的所述中央部分与所述第二半导体层之间。6.根据权利要求5所述的纳米棒发光器件，其中，所述电流阻挡层包括：第一电流阻挡层，在所述发射层的所述下表面与所述第一半导体层之间围绕所述第一导电层的侧壁；和第二电流阻挡层，在所述发射层的所述上表面与所述第二半导体层之间围绕所述第二导电层的侧壁。7.根据权利要求6所述的纳米棒发光器件，其中所述发射层包括第一量子阱结构和第二量子阱结构，其中，所述导电层进一步包括设置在所述第一量子阱结构与所述第二量子阱结构之间的中央部分中的第三导电层，其中，所述电流阻挡层进一步包括围绕所述第三导电层的侧壁并且提供在所述第一量子阱结构和所述第二量子阱结构之间的第三电流阻挡层。8.根据权利要求1所述的纳米棒发光器件，其中所述第一半导体层的直径、所述电流阻挡层的直径、所述发射层的直径和所述第二半导体层的直径彼此相等。9.根据权利要求1所述的纳米棒发光器件，其中所述电流阻挡层的外径在从0.05μm到2μm的范围内。10.根据权利要求9所述的纳米棒发光器件，其中所述导电层的直径大于或等于0.01μm并且小于所述电流阻挡层的所述外径。11.根据权利要求1所述的纳米棒发光器件，其中所述纳米棒发光器件的高度在从1μm到20μm的范围内。12.根据权利要求1所述的纳米棒发光器件，其中所述电流阻挡层的厚度等于所述导电
层的厚度。13.根据权利要求12所述的纳米棒发光器件，其中所述电流阻挡层的所述厚度在从5nm到200nm的范围内。14.根据权利要求1所述的纳米棒发光器件，其中所述导电层包括Al
x
Ga1‑
x
As，其中x满足x≥0.85，所述电流阻挡层包括AlO
x
，并且所述第一半导体层和所述第二半导体层均包括AlGaInP。15.根据权利要求1所述的纳米棒发光器件，进一步包括钝化膜，所述钝化膜围绕所述电流阻挡层和所述发射层的侧表面。16.根据权利要求15所述的纳米棒发光器件，其中所述钝化膜包括选自AlO
x
、HfO
x
、TiO
x
、SiN
x
、SiO
x
和Al
x
Ga1‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔濬熙，金洛铉，朴珍珠，韩周宪，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：