纳米图形化衬底及其制备方法和发光二极管技术

本发明专利技术提供一种纳米图形化衬底及其制备方法和发光二极管，属于发光二极管领域。其中，该纳米图形化衬底的制备方法，包括：提供一第一蓝宝石衬底；在所述第一蓝宝石衬底上沉积一金属铝薄层；将所述金属铝薄层阳极氧化成具有均匀多孔结构的氧化铝；将所述氧化铝转化成具有均匀多孔结构的第二蓝宝石衬底。本发明专利技术实施例的技术方案制造工艺简单并且能够降低发光二极管的生产成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及发光二极管领域，特别是指一种纳米图形化衬底及其制备方法和发光二极管。
技术介绍
现有技术中，发光二极管(LED，light emitting diode)已经在照明系统中得到应用。但由于其低IQE(internal quantum efficiency，内量子效率)和高成本/低流明的问题，发光二极管目前还无法得到广泛应用。现有技术采用很多办法试图改善发光二极管的IQE和减少发光二极管的成本/提高发光二极管的流明，比如增加发光二极管的EQE(external quantum efficiency，外量子效率)，具体的实现方法包括PSS (patterned sapphire substrate，图形化蓝宝石衬底)技术。图形化蓝宝石衬底是以蚀刻的方式，在蓝宝石衬底上设计制作出微米级或纳米级具有微结构特定规则的图形，藉以控制LED的输出光形式(蓝宝石衬底上的凹凸图形会产生光散射或折射的效果增加光的取出率)，同时GaN薄膜生长于图形化蓝宝石衬底上会产生横向磊晶的效果，减少生长在蓝宝石衬底上GaN之间的差排缺陷，改善磊晶质量，提升 LED的IQE。其中，纳米图形化蓝宝石衬底要优于微米图形化蓝宝石衬底。如图1所示为传统LED的一种PSS结构，其中11为ρ型氮化镓，12为多量子阱，13 为η型氮化镓，14为图形化蓝宝石衬底，15为蓝宝石衬底。现有技术中的纳米结构一般是在蓝宝石衬底上制备得到，制造工艺比较复杂，而且需要批量昂贵的蓝宝石衬底，生产成本较高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种纳米图形化衬底及其制备方法和发光二极管，制造工艺简单并且能够降低发光二极管的生产成本。为解决上述技术问题，本专利技术的实施例提供技术方案如下一方面，提供一种纳米图形化衬底的制备方法，包括提供一第一蓝宝石衬底；在所述第一蓝宝石衬底上制备一金属铝薄层；将所述金属铝薄层阳极氧化成具有均勻多孔结构的氧化铝；将所述氧化铝转化成具有均勻多孔结构的第二蓝宝石衬底。进一步地，所述将所述氧化铝转化成具有均勻多孔结构的第二蓝宝石衬底之后还包括在所述第二蓝宝石衬底上沉积η型氮化镓层。进一步地，所述在所述第一蓝宝石衬底上制备一金属铝薄层包括通过溅射的方法在所述第一蓝宝石衬底上沉积一金属铝薄层。进一步地，所述将所述金属铝薄层阳极氧化成具有均勻多孔结构的氧化铝包括将所述金属铝薄层在酸性电解液中进行阳极氧化，形成具有均勻多孔结构的氧化铝，所述酸性电解液包括硫酸、草酸和磷酸。进一步地，所述将所述氧化铝转化成具有均勻多孔结构的第二蓝宝石衬底包括将所述氧化铝经1150°C烧结转化成具有均勻多孔结构的第二蓝宝石衬底。进一步地，所述均勻多孔结构中，相邻孔之间的间距为20nm-300nm。进一步地，所述均勻多孔结构中，孔的深度为20nm-1000nm。进一步地，所述均勻多孔结构中，孔的最大宽度为20nm-500nm。本专利技术实施例还提供了一种以上述方法制备的纳米图形化衬底，本专利技术实施例还提供了一种发光二极管，包括上述的纳米图形化衬底，还包括位于所述图形化衬底上的η型氮化镓层；位于所述η型氮化镓层上的多量子阱；位于所述多量子阱上的ρ型氮化镓层。本专利技术的实施例具有以下有益效果上述方案中，首先在提供的第一蓝宝石衬底上沉积一金属铝薄层，将金属铝薄层阳极氧化成具有均勻多孔结构的氧化铝，之后直接将氧化铝转化成具有均勻多孔结构的第二蓝宝石衬底，以此获得纳米图形化衬底。本专利技术实施例在纳米图形化衬底的制备过程中， 不需要直接对蓝宝石衬底进行纳米图形化，制造工艺简单，有助于降低发光二极管的生产成本。附图说明图1为现有技术中发光二极管的一种图形化衬底的结构示意图；图2为本专利技术实施例的纳米图形化衬底的制备方法的流程示意图；图3为本专利技术实施例的纳米图形化衬底的制备方法中，步骤A之后形成的结构示意图；图4为本专利技术实施例的纳米图形化衬底的制备方法中，步骤B之后形成的结构示意图；图5为本专利技术实施例的纳米图形化衬底的制备方法中，步骤C之后形成的结构示意图；图6为本专利技术实施例的纳米图形化衬底的制备方法中，步骤D之后形成的结构示意图；图7为本专利技术实施例在纳米图形化衬底上沉积η型氮化镓之后形成的结构示意图；图8为本专利技术实施例的发光二极管的结构示意图。 具体实施例方式为使本专利技术的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。本专利技术的实施例针对现有技术中图形化衬底的制备工艺比较复杂，生产成本较高的问题，提供一种纳米图形化衬底及其制备方法和发光二极管，制造工艺简单并且能够降低发光二极管的生产成本。图2为本专利技术实施例的纳米图形化衬底的制备方法的流程示意图，如图2所示，本实施例包括步骤201 提供一第一蓝宝石衬底；步骤202 在第一蓝宝石衬底上制备一金属铝薄层；步骤203 将金属铝薄层阳极氧化成具有均勻多孔结构的氧化铝；步骤204 将氧化铝转化成具有均勻多孔结构的第二蓝宝石衬底。本专利技术实施例的纳米图形化衬底的制备方法，首先在提供的第一蓝宝石衬底上制备一金属铝薄层，将金属铝薄层阳极氧化成具有均勻多孔结构的氧化铝，之后直接将氧化铝转化成具有均勻多孔结构的第二蓝宝石衬底，以此获得纳米图形化衬底。本专利技术实施例在纳米图形化衬底的制备过程中，不需要直接对蓝宝石衬底进行纳米图形化，制造工艺简单，有助于降低发光二极管的生产成本。下面结合附图对本专利技术的图形化衬底的制备方法进行进一步说明，本实施例包括以下步骤步骤A 提供一蓝宝石衬底1 ；如图3所示为蓝宝石衬底1的结构示意图；步骤B 在蓝宝石衬底1上制备一金属铝薄层2 ；具体地，可以采用溅射的方法在蓝宝石衬底1上沉积金属铝薄层2，形成如图4所示的结构，采用溅射方法进行沉积可以更好地控制金属铝薄层的厚度和均勻性；步骤C 将金属铝薄层2阳极氧化成具有均勻多孔结构的氧化铝3 ；具体地，可以将金属铝薄层2在酸性电解液中进行阳极氧化，形成如图5所示的具有均勻多孔结构的氧化铝(AA0)3，酸性电解液可以包括硫酸、草酸和磷酸，本实施例中，由于金属铝薄层的厚度比较小，因此在进行阳极氧化后，可以完全转化为氧化铝；步骤D 将氧化铝3转化成具有均勻多孔结构的蓝宝石衬底4。具体地，可以将氧化铝3经1150°C烧结转化成具有均勻多孔结构的蓝宝石衬底 (α-Al203) 4，形成如图6所示的本专利技术实施例的纳米图形化衬底，该纳米图形化衬底包括蓝宝石衬底1和图形化衬底部分4。图8所示为本专利技术实施例的发光二极管的结构示意图，如图8所示，本实施例包括纳米图形化衬底；位于纳米图形化衬底之上的η型氮化镓层5 ；位于η型氮化镓层5之上的多量子阱6和ρ型氮化镓层7。其中，该纳米图形化衬底包括蓝宝石衬底1和图形化衬底部分4。在以步骤A D所述方法制备纳米图形化衬底之后，再在纳米图形化衬底上沉积η 型氮化镓层5。具体地，可以采用MOCVD (金属有机气相沉积)技术在纳米图形化衬底上沉积η型氮化镓层5，形成如图7所示的结构。之后在η型氮化镓层5上依次沉积多量子阱6 和P型氮化镓层7，即可得到如图8所示的本专利技术实施例发光二极管的结构。在本专利技术实施例的发光二极管中，如图8所示，均勻多孔结构中相邻孔之间的间距为s，孔的深度为h，孔的最大宽度为d，实际生产过程中，可以对参数s、d和本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种纳米图形化衬底的制备方法，其特征在于，包括：提供一第一蓝宝石衬底；在所述第一蓝宝石衬底上制备一金属铝薄层；将所述金属铝薄层阳极氧化成具有均匀多孔结构的氧化铝；将所述氧化铝转化成具有均匀多孔结构的第二蓝宝石衬底。

【技术特征摘要】
1.一种纳米图形化衬底的制备方法，其特征在于，包括提供一第一蓝宝石衬底；在所述第一蓝宝石衬底上制备一金属铝薄层；将所述金属铝薄层阳极氧化成具有均勻多孔结构的氧化铝；将所述氧化铝转化成具有均勻多孔结构的第二蓝宝石衬底。2.根据权利要求1所述的纳米图形化衬底的制备方法，其特征在于，所述将所述氧化铝转化成具有均勻多孔结构的第二蓝宝石衬底之后还包括在所述第二蓝宝石衬底上沉积η型氮化镓层。3.根据权利要求1所述的纳米图形化衬底的制备方法，其特征在于，所述在所述第一蓝宝石衬底上制备一金属铝薄层包括通过溅射的方法在所述第一蓝宝石衬底上沉积一金属铝薄层。4.根据权利要求1所述的纳米图形化衬底的制备方法，其特征在于，所述将所述金属铝薄层阳极氧化成具有均勻多孔结构的氧化铝包括将所述金属铝薄层在酸性电解液中进行阳极氧化，形成具有均勻多孔结构的氧化铝， 所述酸性电解液包括硫酸、草酸和磷酸。5.根据权利要求1所述的纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：高成，
申请(专利权)人：协鑫光电科技张家港有限公司，
类型：发明
国别省市：32