【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光电子制造，尤其涉及一种铁电薄膜/gan基led集成红光芯片及其制备方法。
技术介绍
1、gan基发光二极管因具备高效能、高亮度、快速响应、长寿命和良好的色纯度等特性，使其在照明、显示器以及通信等领域具有广阔的应用前景。目前，在三原色gan基led中，相比于蓝绿光led，gan基红光led的制备十分困难，且发光效率低，无法满足实际生产的使用需求。效率低下的原因是gan外延层与衬底之间较大的晶格失配和热失配会导致外延层内产生大量的缺陷。此外，inn材料和gan材料生长温度的差异，导致了生长状态下inn的n平衡蒸气压远大于gan的n平衡蒸气压，使得gan和inn很难互溶，随着ingan材料中in的组分不断增加，这种由于平衡蒸气压导致的inn的相分离现象会变的愈加严重，进而降低led的发光效率。目前，为了提高红光micro-led的发光效率，研究者们提出了很多方案，包括衬底选择、缓冲层设计等策略。但其无法从根本上获得高发光效率、高色纯度、高色彩稳定性的gan基红光led。
技术实现思路
1、本专利技术的目的为提供一种铁电薄膜/gan基led集成红光芯片及其制备方法，以解决现有的方法无法从根本上获得高发光效率、高色纯度、高色彩稳定性的gan基红光led的问题。
2、为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术提供了一种铁电薄膜/gan基led集成红光芯片，包括如下结构：
4、衬底；
5、缓冲层，位于所述衬底上方
6、n型掺杂gan层，位于缓冲层上方；
7、有源层，位于所述n型掺杂gan层上方；
8、p型掺杂的电子阻挡层，位于所述有源层上方；
9、p型掺杂gan层，位于所述p型掺杂的电子阻挡层上方；
10、sio2绝缘层，位于所述p型掺杂gan层上方；
11、铁电薄膜层，位于所述sio2绝缘层上方以提供铁电极化。
12、作为优选，所述衬底的材料为gan、si、sic或蓝宝石，衬底的结构包括平面衬底和图案化衬底。
13、作为优选，所述铁电薄膜层包括pbzrtio3、bifeo3、batio3、scaln在内的具备强极化特性的铁电材料；所述铁电薄膜层的沉积方法为化学溶液沉积或脉冲激光沉积；所述铁电薄膜层的结构为多晶或外延结构。
14、作为优选，所述的铁电薄膜层的厚度为1nm～1μm。
15、作为优选，所述芯片的外延材料包括gan、ingan或algan。
16、作为优选，所述有源层为多对ingan/gan量子阱结构，为芯片的发光光源。
17、作为优选，所述n型掺杂gan层和p型掺杂gan层上分别镀有n型电极和p型电极，所述n型电极位于n型掺杂gan层上方并与n型掺杂gan层形成欧姆接触，所述p型电极位于p型掺杂gan层上方并与p型掺杂gan层形成欧姆接触。
18、作为优选，所述铁电薄膜/gan基led集成红光芯片为大尺寸led或mini/micro-led。
19、本专利技术还提供了所述的铁电薄膜/gan基led集成红光芯片的制备方法，包括如下步骤：
20、(1)在衬底上依次生长缓冲层、n型掺杂gan层、有源层、p型掺杂的电子阻挡层、p型掺杂gan层、sio2电子阻挡层、铁电薄膜层；
21、(2)在p型掺杂gan层上设置金属掩膜板；
22、(3)以步骤(2)得到的掩膜板为模板用电感耦合等离子体刻蚀技术刻蚀p型掺杂gan层、p型掺杂的电子阻挡层、有源层直到n型掺杂gan层；
23、(4)在刻蚀出n型掺杂gan层的外延片上沉积sio2绝缘层；
24、(5)在sio2绝缘层上沉积铁电薄膜；
25、(6)制备与p型掺杂gan层欧姆接触的p型电极，与n型掺杂gan层欧姆接触的n型电极；得到所述的铁电薄膜/gan基led集成红光芯片。
26、作为优选，利用圆形金属掩膜板刻蚀时要刻蚀到n型掺杂gan层；所述p型电极和n型电极所用金属叠层相同，结构从下到上依次为ti/pt/au。
27、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术有益效果如下：
28、(1)与大多数通过调控多量子阱in组分直接生长gan基红光led不同，本专利技术采用铁电薄膜与gan基led集成，实现高质量高效率红光发光，避开了材料生长难点；
29、(2)本专利技术使用铁电极化调控gan基led量子阱的能带结构及载流子复合过程，实现高发光效率、高色纯度、高色彩稳定性的gan基红光led。对新型电学器件的制备提供了很大的参考意义；
30、(3)本专利技术铁电薄膜的生长与当前半导体芯片工艺相兼容，不影响其芯片制备工艺，可以实现大规模生产；
31、(4)本专利技术鉴于铁电薄膜生长过程相对容易。可以选择不同的生长工艺，实现铁电薄膜多晶或者外延的制备。通过调节铁电材料的厚度、组分和极化方向等参数来精确控制led的发光波长和颜色坐标。这使得，我们不仅可以获得红光发光的芯片，还可以灵活改善其量子效率和光电转换效率；
32、(5)本专利技术制备的高效率gan基红光led可以制备mini/micro-led，用于rgb三色集成的显示阵列，从而实现全氮全彩化显示。
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1.一种铁电薄膜/GaN基LED集成红光芯片，其特征在于，包括如下结构：
2.根据权利要求1所述的铁电薄膜/GaN基LED集成红光芯片，其特征在于，所述衬底的材料为GaN、Si、SiC或蓝宝石，衬底的结构包括平面衬底和图案化衬底。
3.根据权利要求2所述的铁电薄膜/GaN基LED集成红光芯片，其特征在于，所述铁电薄膜层包括PbZrTiO3、BiFeO3、BaTiO3、ScAlN在内的具备强极化特性的铁电材料；所述铁电薄膜层的沉积方法为化学溶液沉积或脉冲激光沉积；所述铁电薄膜层的结构为多晶或外延结构。
4.根据权利要求1～3任一项所述的铁电薄膜/GaN基LED集成红光芯片，其特征在于，所述的铁电薄膜层的厚度为1nm～1μm。
5.根据权利要求4所述的铁电薄膜/GaN基LED集成红光芯片，其特征在于，所述芯片的外延材料包括GaN、InGaN或AlGaN。
6.根据权利要求5所述的铁电薄膜/GaN基LED集成红光芯片，其特征在于，所述有源层为多对InGaN/GaN量子阱结构，为芯片的发光光源。
7.根据权利要求6所
8.根据权利要求6或7所述的铁电薄膜/GaN基LED集成红光芯片，其特征在于，所述铁电薄膜/GaN基LED集成红光芯片为大尺寸LED或mini/micro-LED。
9.权利要求1～8任一项所述的铁电薄膜/GaN基LED集成红光芯片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
10.根据权利要求9所述的铁电薄膜/GaN基LED集成红光芯片的制备方法，其特征在于，利用圆形金属掩膜板刻蚀时要刻蚀到n型掺杂GaN层；所述p型电极和n型电极所用金属叠层相同，结构从下到上依次为Ti/Pt/Au。
...【技术特征摘要】
1.一种铁电薄膜/gan基led集成红光芯片，其特征在于，包括如下结构：
2.根据权利要求1所述的铁电薄膜/gan基led集成红光芯片，其特征在于，所述衬底的材料为gan、si、sic或蓝宝石，衬底的结构包括平面衬底和图案化衬底。
3.根据权利要求2所述的铁电薄膜/gan基led集成红光芯片，其特征在于，所述铁电薄膜层包括pbzrtio3、bifeo3、batio3、scaln在内的具备强极化特性的铁电材料；所述铁电薄膜层的沉积方法为化学溶液沉积或脉冲激光沉积；所述铁电薄膜层的结构为多晶或外延结构。
4.根据权利要求1～3任一项所述的铁电薄膜/gan基led集成红光芯片，其特征在于，所述的铁电薄膜层的厚度为1nm～1μm。
5.根据权利要求4所述的铁电薄膜/gan基led集成红光芯片，其特征在于，所述芯片的外延材料包括gan、ingan或algan。
6.根据权利要求5所述的铁电薄膜/gan基led集成红光芯片，其特征...
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