本发明专利技术公开了一种Ⅲ族氮化物纳米棒发光装置及其制造方法。所述方法包括：准备基底；在基底上形成包括暴露部分基底的一个或多个开口的绝缘膜；通过向被开口暴露的基底提供Ⅲ族源气体和氮(N)源气体在被开口暴露的基底上生长第一导电Ⅲ族氮化物纳米棒晶种层；通过以脉冲模式提供Ⅲ族源气体和杂质源气体并连续地提供N源气体在第一导电Ⅲ族氮化物纳米棒晶种层上生长第一导电Ⅲ族氮化物纳米棒；在每个第一导电Ⅲ族氮化物纳米棒的表面上形成有源层；以及在有源层上形成第二导电氮化物半导体层。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种III族氮化物纳米棒，更具体地讲，涉及一种使用III族氮化物纳米棒的发光装置及其制造方法。
技术介绍
通常，在基底上方生长III族氮化物纳米棒的情况下，会难于适当地控制纳米棒的直径、长度、生长位置以及晶体生长方向，从而导致难以形成具有期望形状的纳米棒并产生缺陷，从而装置的驱动电压增加并且装置的操作特性劣化。具体地讲，在光电装置的情况下，在基于载流子的复合而操作时，这样的限制会使发光效率劣化并使其寿命缩短。
技术实现思路
本专利技术的一方面提供了一种III族氮化物纳米棒发光装置及其制造方法，在III 族氮化物纳米棒发光装置中，在生长单晶纳米棒过程中产生的晶体缺陷被最小化，并且具有三维结构的发光装置的发光效率得到提高。根据本专利技术的一方面，提供了一种制造III族氮化物纳米棒发光装置的方法，所述方法包括以下步骤准备基底；在基底上形成包括暴露部分基底的一个或多个开口的绝缘膜；通过提供III族源气体和氮(N)源气体在基底的被开口暴露的部分上生长第一导电 III族氮化物纳米棒晶种层；通过以脉冲模式提供III族源气体和杂质源气体并连续地提供N源气体在第一导电III族氮化物纳米棒晶种层上生长第一导电III族氮化物纳米棒； 在每个第一导电III族氮化物纳米棒的表面上形成有源层；以及在有源层上形成第二导电氮化物半导体层。在第一导电III族氮化物纳米棒晶种层的生长中，第一导电III族氮化物纳米棒晶种层可以具有在70nm/分钟至120nm/分钟的范围内的生长速率。在第一导电III族氮化物纳米棒晶种层的生长中，第一导电III族氮化物纳米棒晶种层可以生长至绝缘膜的高度。生长第一导电III族氮化物纳米棒可以包括在第一导电III族氮化物纳米棒晶种层上形成第一导电III族氮化物纳米棒的中间部分的第一生长工艺和形成第一导电III族氮化物纳米棒的端部的第二生长工艺。在第二生长工艺中，可以控制第二生长工艺的温度、III族源气体的流速、N源气体的流速和III族源气体的脉冲宽度中的至少一种，从而控制第一导电III族氮化物纳米棒的端部的形状。在第一导电III族氮化物纳米棒的生长中，第一导电III族氮化物纳米棒可以具有在30nm/分钟至70nm/分钟的范围内的生长速率。可以以具有预定周期和预定脉冲宽度的脉冲模式喷射III族源气体和杂质源气体。基底可以包括从由蓝宝石、硅(Si)、氧化锌(SiO)、砷化镓(GaAs)、碳化硅(SiC)、 MgAl2O4、氧化镁(MgO)、铝酸锂(LiAlO2)、LifeA和氮化镓(GaN)组成的组中选择的至少一种。绝缘膜可以包括从由二氧化硅(Si02)、二氧化钛(Ti02)、氧化铝(A1A)、氮化钛(TiN)、氮化铝(AlN)、二氧化锆(ZrO2)、氮化钛铝(TiAlN)、氮化钛硅(TiSiN)和氮化硅 (Si3N4)组成的组中选择的至少一种。杂质源气体可以为硅烷(SiH4)。III族源气体可以为三甲基镓(TMGa)。N源气体可以为氨气(NH3)。有源层可以包括至少一对量子阻挡层和量子阱层。量子阻挡层可以由AlyGivyNO)彡y彡1)形成，量子阱层可以由 InxGa1^xN (0 彡 χ 彡 1)形成。所述方法还可以包括在有源层和第二导电氮化物半导体层之间形成电子阻挡层。根据本专利技术的另一方面，提供了一种通过所述方法制造的III族氮化物纳米棒发光装置。附图说明通过下面结合附图进行的详细描述，本专利技术的上面和其他方面、特征和其他优点将被更清楚地理解，其中图IA至图ID是示出根据本专利技术示例性实施例的在基底上形成第一导电III族氮化物纳米棒的工艺的视图；图2示出了在第一生长工艺过程中提供的III族源气体、N源气体和杂质源气体的流速；图3Α至图3C是示出根据本专利技术示例性实施例的第一导电III族氮化物纳米棒的视图；图4Α至图4D示出了第一导电III族氮化物纳米棒的端部根据第二生长工艺条件的形状改变；图5Α至图5C是示出在选择地生长在基底上的第一导电III族氮化物纳米棒上形成发光结构的工艺的视图；图6Α和图6Β是示出堆叠在具有各种端部形状的第一导电III族氮化物纳米棒上的发光结构的视图；图7是示出形成在绝缘膜的多个开口中的第一导电III族氮化物纳米棒晶种层的扫描电子显微镜(SEM)显微照片；图8Α至图8C是示出在第二生长工艺之后生长的具有各种端部形状的第一导电 III族氮化物纳米棒的SEM显微照片；图9是示出根据本专利技术示例性实施例的III族氮化物纳米棒发光装置的电致发光 (EL)性质的曲线图。具体实施例方式现在将参照附图详细地描述本专利技术的示例性实施例。然而，本专利技术可以以许多不同的形式实施，并且不应该被解释为局限于这里所提出的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底的和完全的，并且这些实施例将本专利技术的范围充分地传达给本领域的技术人员。虽然本领域技术人员通过元件的添加、修改或删除可以容易地设计包括本专利技术的教导的许多其他变型实施例，但这样的实施例可以落入本专利技术的范围。在整个说明书中，相同或等同元件由相同的标号表示。图IA至图ID是示出根据本专利技术示例性实施例的在基底上形成第一导电III族氮化物纳米棒的工艺的视图。参照图1A，在基底11上形成缓冲层12。基底11为用于生长半导体单晶的生长基底，具体地讲，为用于生长氮化物单晶的生长基底。例如，基底11可以由诸如蓝宝石、硅(Si)、氧化锌(ZnO)、砷化镓(GaAs)、碳化硅(SiC)、MgAl204、氧化镁(MgO)、铝酸锂(LiAlO2)、LifeiO2、氮化镓(feiN)等的材料制成。蓝宝石是具有Hexa-Iihombo R3c对称的晶体，并具有C(0001)面、A(1120)面、R(1102)面等。 在这种情况下，由于C面可以相对便于氮化物薄膜的生长并且在高温下稳定，所以C面可以主要用作用于生长氮化物半导体的基底。在本专利技术的该示例性实施例中使用的缓冲层12可以由掺杂有杂质的 AlxInyGa(lTy)N(0彡χ彡1，0彡y彡1，0彡x+y彡1)形成的半导体材料制成。硅(Si)、锗 (Ge)、硒( )、碲(Te)等可以用作η型杂质，镁(Mg)、锌(Zn), M (Be)等可以用作ρ型杂质。例如，氮化镓(GaN)、氮化铝镓(AWaN)、氮化铟镓(InGaN)等可以用作缓冲层12。缓冲层12可以是诸如随后将进行解释的第一导电III族氮化物纳米棒的η型氮化物半导体或P型氮化物半导体。可以通过诸如金属有机化学气相沉积(MOCVD)、分子束外延(MBE)、 氢化物气相外延(HVPE)等的工艺生长缓冲层12。通过示例的方式，在MOCVD设备内的反应室中准备C(OOOl)面的蓝宝石基底11以对蓝宝石基底施加热，从而允许在大约1080°C的温度下在基底上沉积缓冲层12 (n-GaN半导体层)。参照图1B，可以在缓冲层12上形成包括暴露缓冲层12的多个部分的多个图案化的开口 14的绝缘膜13。通过示例的方式，可以在缓冲层12上沉积绝缘膜13并通过光刻工艺蚀刻绝缘膜13，从而在绝缘膜13中形成图案化的开口 14。开口 14可以形成为具有特定直径并在它们之间具有特定距离，以指定将要生长的第一导电III族氮化物纳米棒的直径、长度和位置，或者开口 14可以以具有不同的直径和在它们之间具有不同本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：成汉珪，郑薰在，杨丁子，孙哲守，
申请(专利权)人：三星LED株式会社，
类型：发明
国别省市：
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