一种面向可见光通信的制造技术

本发明专利技术提供一种面向可见光通信的

【技术实现步骤摘要】
一种面向可见光通信的micro
‑
LED阵列及其制备方法


[0001]本专利技术属于光通信
，具体涉及一种面向可见光通信的
micro
‑
LED
阵列及其制备方法
。

技术介绍

[0002]在射频通信不能满足广泛增长的数据需求的背景之下，可见光通信
(VLC)
因其具有丰富的频谱资源
、
安全绿色
、
高速
、
低干扰等优势，成为通信领域的研究热点
。
由于
micro
‑
LED
阵列具有高光电调制带宽
、
电流密度高
、
可并行驱动等优势，成为
VLC
系统光源部分的重点选择
。
[0003]在
VLC
系统中，光源光功率的重要程度不亚于调制带宽，光功率决定了通信链路的传输距离，不足够大的光功率会导致接收端信噪比低
、
信号失真，进而增大误码率
、
降低通信速率
。
虽然随着芯片尺寸的减低，电流密度效率增大，载流子寿命降低，
VLC
系统的调制带宽得以增加，但尺寸缩小造成有源区面积大大减小，光功率降低
。
因此，兼顾高调制带宽和高光功率输出不仅可以提升资源利用率，更是实现高数据率的必经之路
。
[0004]传统小尺寸的
micro
‑
LED
阵列光源在提升调制带宽方面仍有可改进之处，如制备
micro
‑
LED
中的刻蚀工艺所引起的侧壁损伤可形成载流子非辐射中心，引起复合速率的降低
。
且其多以牺牲光功率为代价来提高调制带宽，同时由于阵列单元的紧密排列，部分出光受到阻挡，且光源整体散热性能较差，热量的产生容易引起器件通信性能下降甚至器件损坏，进而影响整个
VLC
系统的传输速率
。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种面向可见光通信的
micro
‑
LED
阵列及其制备方法
。
[0006]本专利技术的
技术实现思路
如下：
[0007]本专利技术提供一种面向可见光通信的
micro
‑
LED
阵列，所述的
micro
‑
LED
阵列为自上而下包括
GaN
基
LED
外延
、p
型电极层
、
反射层
、
绝缘层
、
连接层以及衬底组成的垂直通孔结构；
GaN
基
LED
外延层自上而下依次包括
n
‑
GaN
层
、n
型电极层
、MQW
量子阱层
、
高阻抗互补电极
CE
层
、p
‑
GaN
层；
micro
‑
LED
阵列采用共阴极设计将所有单元的
n
型电极彼此连接作为公共阴极，实现阵列芯片的并联；
[0008]所述
n
‑
GaN
层的厚度
a
为2μ
m
～4μ
m
，其掺杂类型为
Si
掺杂，掺杂浓度为1×
10
18
～2×
10
19
cm
‑3；
MQW
量子阱层为
InGaN
量子阱层的
In
组分为
0.1
～
0.35
的
InGaN/GaN
多量子阱结构，其厚度
b
为
27
～
105nm
，周期为3～5，单个周期中，单层量子垒的厚度
b1
为6～
12nm
；单层量子阱的厚度
b2
为3～
5nm
，
b2<b1
，
p
‑
GaN
层的厚度
c
为
50
～
500nm
，其掺杂类型为
Mg
掺杂，掺杂浓度为1×
10
19
～2×
10
20
cm
‑3；
[0009]所述
InGaN
量子阱层的
In
组分为
0.1
～
0.35
，实现可见光中的蓝绿光波段发光；
[0010]所述
GaN
基
LED
外延芯片层呈截面为正梯形的圆台状，圆台下直径
d1为
30
μ
m
～
100
μ
m
，上直径
d2为
15
μ
m
～
80
μ
m
，
n
型电极的直径
d3为
10
μ
m
～
60
μ
m
，
d3<d2<d1；
GaN
基
LED
外延芯片层通过键合的方式使得金属连接层嵌入外延芯片内部，与通孔内的
n
型电极相连接；
[0011]所述
GaN
基
LED
外延芯片层的通孔直径为
10
μ
m
～
60
μ
m
，通孔深度小于
a+b+c,
，且大于
b+c
；
[0012]所述高阻抗互补电极
CE
层的厚度小于
p
‑
GaN
层的厚度，选用半导体材料
、
复合材料的一种，其中半导体材料为
SiO2、Si3N4的一种，复合材料由导电材料与绝缘材料构成的；其沉积于
p
‑
GaN
与反射层之间，以限制
n
型电极
、
金属连接层和绝缘层下方的区域，阻止电流通过；
CE
层的设置使得电流拥挤再次得到缓解，出光率与调制带宽得到进一步提高；
[0013]所述绝缘层选用绝缘材料
SiO2、Si3N4、PCB
的一种，厚度为
60
～
150nm
；沉积于金属连接层周围，起到隔绝
n
型本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种面向可见光通信的
micro
‑
LED
阵列，其特征在于，所述的
micro
‑
LED
阵列为自上而下包括
GaN
基
LED
外延芯片层
、p
型电极层
、
反射层
、
绝缘层
、
连接层以及衬底组成的垂直通孔结构；其中
GaN
基
LED
外延芯片层自上而下依次包括
n
‑
GaN
层
、n
型电极层
、MQW
量子阱层
、
高阻抗互补电极
CE
层
、p
‑
GaN
层，
micro
‑
LED
阵列采用共阴极设计将所有单元的
n
型电极彼此连接作为公共阴极，实现阵列芯片的并联
。2.
根据权利要求1所述
Micro
‑
LED
阵列，其特征在于，所述的
n
型电极选用
Ti/Al/Ni/Ag、Ti/Ag、Ti/Ni
复合金属材料中的一种，厚度为
180
～
350nm
；
p
型电极选用金属材料
Ti/Al/Ni/Ag、Ti/Ag、Ti/Ni、Ni/Ag
中的一种，其厚度为
60
～
200nm。3.
根据权利要求1所述
Micro
‑
LED
阵列，其特征在于，所述
GaN
基
LED
外延芯片层呈截面为正梯形的圆台状，圆台下直径
d1为
30
μ
m
～
100
μ
m
，上直径
d2为
15
μ
m
～
80
μ
m
，
n
型电极的直径
d3为
10
μ
m
～
60
μ
m
，
d3<d2<d1。4.
根据权利要求1所述
Micro
‑
LED
阵列，其特征在于，所述的
n
‑
GaN
层的厚度
a
为2μ
m
～4μ
m
，其掺杂类型为
Si
掺杂，掺杂浓度为1×
10
18
～2×
10
19
cm
‑3；
MQW
量子阱层为
InGaN
量子阱层的
In
组分为
0.1
～
0.35
的
InGaN/GaN
多量子阱结构，其厚度
b
为
27
～
105nm
，周期为3～5，单个周期中，单层量子垒的厚度
b1
为6～
12nm
；单层量子阱的厚度
b2
为3～
5nm
，
b2<b1
；
p
‑
GaN
层的厚度
c
为
50
～
500nm
，其掺杂类型为
Mg
掺杂，掺杂浓度为1×
10
19
～2×
10
20
cm
‑3。5.
根据权利要求1所述
...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹以安，林静静，毛明华，
申请(专利权)人：广东如芯半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：