一种高亮度近红外发光二极管及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高亮度近红外发光二极管及其制备方法，该发光二极管包括自下到上依次设置有N型欧姆接触层、介质膜窗口层、制备好的外延片、P型欧姆接触层和P型电极，所述介质膜窗口层上设置有窗口层图案。在n型GaAs衬底和N型欧姆接触层之间设置介质膜形成的介质膜窗口层，介质膜窗口层中无介质膜处可以与n

【技术实现步骤摘要】
一种高亮度近红外发光二极管及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种高亮度近红外发光二极管及其制备方法，属于光电子


技术介绍

[0002]近红外发光二极管是一种将电能转换为光能的近红外发光器件，它具有体积小、功耗低、指向性好等一系列优点，广泛用于遥控、逗测、光隔离、光开关、光电控制、目标跟踪等系统。
[0003]对于波长900nm-1000nm的近红外发光二极管，由于GaAs衬底在此波段具有较高的透过率，采用传统的正装工艺即可完成制作。但由于N面金属在经过高温合金后，会与n型GaAs融合，导致有源层产生的光被吸收，影响了发光功率。为解决此问题，一种有效的技术措施为对N面金属图形化，通过光刻工艺将整面金属做成点金，减少对光的吸收。但是其腐蚀掉金属的区域是通过导电胶与封装支架接触，由于支架反射率低，对发光功率有一定的影响。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种高亮度近红外发光二极管及其制备方法。
[0005]1.LPE：Liquid Phase Epitaxy，液相外延，是在固体衬底表面从过冷饱和溶液中析出囤相物质生长半导体单晶薄膜的方法。
[0006]2.MOCVD：也叫做MOVPE，金属有机化学气相沉积系统，MOCVD是以Ⅲ族、Ⅱ族元素的有机化合物和V、
Ⅵ
族元素的氢化物等作为晶体生长源材料，以热分解反应方式在衬底上进行气相外延，生长各种
Ⅲ-
V主族、
Ⅱ-Ⅵ
副族化合物半导体以及它们的多元固溶体的薄层单晶材料。
[0007]3.ODR：Omni-directional reflector，全方位反光镜。
[0008]本专利技术的技术方案为：
[0009]一种高亮度近红外发光二极管，包括自下到上依次设置有N型欧姆接触层、介质膜窗口层、制备好的外延片、P型欧姆接触层和P型电极，所述介质膜窗口层上设置有窗口层图案。
[0010]在外延片的衬底面蒸镀介质膜窗口层，并在介质膜窗口层上制备图形，并制备N型欧姆接触层，介质膜窗口层可以阻挡N型欧姆接触层与制备好的外延片的衬底融合，以免融合导致反射率会降低，同时介质膜窗口层和N型欧姆接触层可以进一步形成ODR提升反射率。
[0011]根据本专利技术优选的，所述介质膜窗口层上的图案为均匀设置的圆形。
[0012]根据本专利技术优选的，所述圆形的直径为20-60μm；优选的，圆形的直径为40μm。
[0013]根据本专利技术优选的，所述圆形之间的距离为40-100μm；优选的，周期为70μm。
[0014]根据本专利技术优选的，介质膜窗口层上图案面积与介质膜窗口层总面积的比例为30％-80％；优选的，介质膜窗口层上图案面积与介质膜窗口层总面积的比例为55％。
[0015]根据本专利技术优选的，所述介质膜窗口层的材质为SiO2膜、TiO2膜、Al2O3膜中任一种，或者由高折射率介质膜和低折射率介质膜交替生长的多层膜系，高折射率介质膜为TiO2膜和Al2O3膜，所述低折射率膜为SiO2膜，所述膜系包括2-5对交替生长的高折射率介质膜和低折射率介质膜。
[0016]根据本专利技术优选的，所述N型欧姆接触层为Au与AuGeNi合金组成的膜系或者Au与AuGe合金组成的膜系。
[0017]根据本专利技术优选的，所述外延片为采用LPE或MOCVD生长的三元外延片或者四元外延片；
[0018]三元外延片包括自下而上依次为n-GaAs衬底、n-GaAs窗口层、发光层、p-GaAs窗口层或p-AlGaAs窗口层；
[0019]四元外延片包括自下而上依次为n-GaAs衬底、n型欧姆接触层、n型窗口层、n型限制层、InxGaAs/AlyGaAsP量子阱、p型限制层、p型窗口层，0＜x＜1，0＜y＜1。通过调节InxGaAs/AlyGaAsP中x、y比例可获得不同波长。
[0020]根据本专利技术优选的，P型电极为Cr、Ti、Pd、Pt、Al和Au中的至少两种金属组成的金属复合电极。
[0021]根据本专利技术优选的，所述P型欧姆接触层的材质为ITO、ZnO、石墨烯、AuBe中任一种。
[0022]上述高亮度近红外发光二极管的制备方法，包括以下步骤：
[0023](1)在制备好的外延片的表面，通过电子束蒸镀、光刻制备P型欧姆接触层；
[0024](2)在P型欧姆接触层的表面，通过光刻、剥离制备P型电极；
[0025](3)将外延片的衬底减薄，并在衬底上蒸镀绝缘介质膜窗口层；
[0026](4)通过光刻、腐蚀介质膜窗口层，在介质膜窗口层上形成窗口层图案；
[0027](5)在步骤(4)制备的介质膜窗口层的表面，通过电子束蒸镀设备蒸镀N型欧姆接触层，再在加热炉中进行合金化处理；
[0028](6)将步骤(5)制备的晶片进行全切、粗化，得到高亮度近红外发光二极管。
[0029]根据本专利技术优选的，步骤(5)中，合金化处理的温度为360-420℃，处理时间为7-10min。
[0030]本专利技术的有益效果为：
[0031]1.本提供的高亮度近红外发光二极管，在n型GaAs衬底和N型欧姆接触层之间设置介质膜形成的介质膜窗口层，介质膜窗口层中无介质膜处可以与n-GaAs衬底实现良好的欧姆接触，有介质膜处可以阻挡金属与n-GaAs衬底融合，减少光的吸收，介质膜和N型欧姆接触层可以进一步形成ODR提升反射率。
[0032]2.本专利技术制备的介质膜在红外波段反射率最高达到70％-75％，同时提升近红外发光二极管的亮度，在20mA下，发光功率为7.8mW。
附图说明
[0033]图1是实施例1提供的高亮度近红外发光二极管芯片的结构示意图。
[0034]图2是实施例1中介质膜窗口层上图案的示意图。
[0035]图3是实施例1、3中介质膜窗口层的反射率示意图。
[0036]图4是实施例2中介质膜窗口层的反射率示意图。
[0037]1、外延片，2、P型欧姆接触层，3、P型电极，4、介质膜窗口层，5、N型欧姆接触层。
具体实施方式
[0038]下面结合实施例和说明书附图对本专利技术做进一步说明，但不限于此。
[0039]实施例1
[0040]一种高亮度近红外发光二极管，如图1所示，包括自下到上依次设置有N型欧姆接触层5、介质膜窗口层4、制备好的外延片1、P型欧姆接触层2和P型电极3，所述介质膜窗口层4上设置有窗口层图案。
[0041]本专利技术中，制备好的外延片1为MOCVD生长的四元红外外延片，四元外延片包括自下而上依次为n-GaAs衬底、n型窗口层、n型限制层、In
0.1
GaAs/Al
0.2
GaAsP量子阱、p型限制层、p型窗口层，其峰值波长为940nm；
[0042]N型欧姆接触层5的膜系为Au/AuGeNi/Au。
[0043]所述介质膜窗口层4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高亮度近红外发光二极管，其特征在于，包括自下到上依次设置有N型欧姆接触层、介质膜窗口层、制备好的外延片、P型欧姆接触层和P型电极，所述介质膜窗口层上设置有窗口层图案。2.根据权利要求1所述的一种高亮度近红外发光二极管，其特征在于，所述介质膜窗口层上的图案为均匀设置的圆形。3.根据权利要求2所述的一种高亮度近红外发光二极管，其特征在于，所述圆形的直径为20-60μm。4.根据权利要求2所述的一种高亮度近红外发光二极管，其特征在于，所述圆形之间的距离为40-100μm。5.根据权利要求2所述的一种高亮度近红外发光二极管，其特征在于，介质膜窗口层上图案面积与介质膜窗口层总面积的比例为30％-80％。6.根据权利要求1所述的一种高亮度近红外发光二极管，其特征在于，所述介质膜窗口层的材质为SiO2膜、TiO2膜、Al2O3膜中任一种，或者由高折射率介质膜和低折射率介质膜交替生长的多层膜系，高折射率介质膜为TiO2膜和Al2O3膜，所述低折射率膜为SiO2膜，所述膜系包括2-5对交替生长的高折射率介质膜和低折射率介质膜。7.根据权利要求1所述的一种高亮度近红外发光二极管，其特征在于，所述N型欧姆接触层为Au与AuGeNi合金组成的膜系或者Au与AuGe合金组成的膜系。8.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴向龙，徐晓强，闫宝华，王成新，
申请(专利权)人：山东浪潮华光光电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：