本发明专利技术涉及一种利用双光束干涉辅助实现发光二极管表面图形制备的方法，该方法为：利用激光干涉光路照射在发光二极管外延片待腐蚀表面：通过调节激光干涉光路在所述发光二极管外延片待腐蚀表面形成光干涉图形，结合现有湿法腐蚀法对发光二极管外延片进行光辅助湿法腐蚀。本方法可以通过调节两束入射激光的角度，在LED外延片上腐蚀出不同周期的结构，相对于现有的图形制备工艺具有操作简单，成本低，能获得较好的表面图形和微结构的优势。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属于半导体光电材料及器件制备领域。
技术介绍
近年来，发光二极管(LED)在固体照明、大面积显示屏、汽车工业以及新型照明领域的应用市场在快速的增长，各个国家都在加大对发光二极管的研究。在节能要求和商业应用的推动下，发光二极管(LED)技术得到了长足的发展，其被认为是二十一世纪最具有发展前景的新型固态光源。 对发光二极管的各种技术指标来说，最关键的就是其发光效率。根据LED结构特征，提高其发光效率的方法主要由两个一是提高内量子效率，主要通过改进外延片量子阱结构和提高外延结构的晶体质量来实现。随着多量子阱结构的应用和薄膜生长技术的不断改进，LED外延结构的质量得到了很大的提高，红光发光二极管的内量子效率已经接近于99%。因此，发光二极管的内量子效率的提高空间已经很小。二是通过提高光提取效率来提高发光二极管的外量子效率。以AlGaInP红光LED为例，其电流扩展层和窗口层为p_GaP，GaP的折射率为3. 5，根据菲涅尔定律，只有入射角小于16. 9°的光子才能逃逸出GaP的表面，也就是说只有2. 16%的光可以出射到红光LED的表面，其余的绝大部分的光都会被反射回外延片结构内，经过多次反射后最终被量子阱等半导体结构材料吸收。现在技术上提高LED的光提取效率的方法中最为有效的方法是在LED的表面制备表面图形和微结构。1974 年，Lillian Rankel Plauger 对 η 型和 p 型(100)和(111)方向的 GaP 在铁氰化钾的浓KOH溶液中进行了腐蚀(J. Electrochem. Soc. 121,455，1974)。但是这种腐蚀方法需要在GaP的表面制备金属电极，另外其所得的腐蚀结构无法在LED结构上使用。2010 年 W. J. Jing 等人在 Journalof Semiconductors 上发表文章利用等离子体刻蚀的方法处理了红光LED的窗口层p-GaP (Journal ofSemiconductros，31，64008，2010)。所使用的红光发光二极管的结构为在(100)向(111)方向偏转15°的GaAs衬底上利用MOCVD技术依次生长Ala6GaAs-AlAs DBR结构，Si掺杂的η 型(Ala7Gatl3) Ina5P 覆盖层，由未掺杂的(Ala5Gaa5)a5Ina5P-(AlaiGatl. 9)Q.5InQ.5P 组成的辐射620nm红光的多量子阱层，Mg掺杂的p型(Ala7Gatl3) 0.5In0.5P覆盖层，Mg掺杂的p型GaP窗口层，最后为P面电极。然后需要在p-GaP的表面制备一层SiO2覆盖层，防止在后面的热处理的过程中金属原子扩散到GaP窗口层内而引起对光的吸收；利用等离子体溅射技术在SiO2的表面溅射出相应厚度的贵金属层，并在氮气环境中400°C _500°C下热处理相应的时间，最后利用由SiCl4Xl2和Ar2组成的混合腐蚀气体对ρ-GaP进行等离子体刻蚀,在p_GaP上制备出相应的刻蚀结构，刻蚀结束后分别利用稀释的KI溶液和HF溶液去除红光LED外延片表面的金属覆盖层和SiO2保护层。本方法的不足之处在于(I)这种方法制备表面刻蚀结构需要通过SiO2保护层的沉积，贵金属溅射与热处理，等离子体刻蚀以及保护层与贵金属层的清洗等步骤，制备过程非常的复杂，且费用较高，无法实现大规模的应用；(2)等离子体刻蚀会对窗口层结构造成一定的损伤，影响LED的电学性能。中国专利CN101656284提出了一种利用ITO颗粒掩膜粗化红光发光二极管的方法。此方法的步骤为(I)按常规利用金属有机化学气相沉积方法在衬底上依次外延生长η型接触层、多量子阱有源区和P型接触层，衬底为GaAs材料；(2)外延生长的P型接触层上用电子束溅射一层厚度为260nm的ITO薄膜；(3)将覆盖有ITO薄膜的外延片浸入到浓盐酸中I分钟，腐蚀掉部分的ΙΤ0，残留的为颗粒状的ITO ;(4)用残留的ITO颗粒作掩膜，干法刻蚀P型接触层，形成粗化表面；(5)用浓盐酸腐 蚀掉残留的ΙΤ0。本方法的不足之处在于(I)需要进行ITO掩膜的制备而且需要将制备的ITO掩膜腐蚀成ITO颗粒，此过程比较的复杂，比正常工艺的红光LED的成本提高很多；(2)此方法中形成的ITO颗粒是随机的，因此形成的腐蚀结构也是随机的，无法形成周期性结构；(3)此方法使用的ICP刻蚀技术会对p-GaP表面造成损伤,破坏p-GaP的电学性能。PCT国际专利申请W02012119286A1提出的一种光辅助红光LED磷化镓窗口层的湿法粗化方法中也利用光辅助的方法粗化红光发光二极管表面的技术。但是该技术中只是实现了 ρ-GaP窗口层的随机腐蚀,在p-GaP的表面制备出了随机的腐蚀结构,无法制备出周期性的表面图形结构。以上技术、专利中均无法制备出具有周期性结构的表面，而掩膜和光刻技术又会大大增加发光二级管的成本。而利用干涉图形辅助湿法腐蚀的技术不需要掩膜便可以直接在半导体的表面制备出周期可调的周期性结构。既降低的生产成本，而且操作简单，易于进行大规模的生产。
技术实现思路
针对以上的技术不足，本专利技术提出了。本专利技术的技术方案如下，该方法为利用激光干涉光路照射在发光二极管外延片待腐蚀表面通过调节激光干涉光路在所述发光二极管外延片待腐蚀表面形成光干涉图形，结合现有湿法腐蚀技术对发光二极管外延片进行光辅助湿法腐蚀。根据本专利技术优选的，所述调节激光干涉光路的方法，包括步骤①-②①利用分束镜将单束激光分成两束激光；②利用现有的激光调节方法调节所述两束激光，使所述两束激光的光斑落在同一发光二极管外延片的待腐蚀表面，使所述两束激光的光斑中心重合、光斑大小相同、光斑功率相同，最终在所述发光二极管外延片的待腐蚀表面形成周期性的光干涉图形。根据本专利技术优选的，所述对发光二极管外延片进行光辅助湿法腐蚀的方法，该方法包括步骤如下③将发光二极管外延片放入聚四氟乙烯平底容器中，加入去离子水没过所述发光二极管外延片的待腐蚀表面，记录所述水位高度；④按照所述调节激光干涉光路的方法调节激光干涉光路透过所述的去离子水，在所述发光二极管外延片的待腐蚀表面形成光干涉图形；⑤排走聚四氟乙烯平底容器中的去离子水，替换加入湿法腐蚀液，所述腐蚀液的液面高度与步骤③的去离子水的水位高度相同；结合步骤④中调节好的干涉图形对所述发光二极管外延片的待腐蚀表面进行光辅助湿法腐蚀。根据本专利技术优选的，利用上述的制备的方法对红光发光二极管外延片双光束干涉辅助湿法腐蚀的方法，步骤如下(I)红光发光二极管外延片的生长利用有机金属化学气相沉积法在GaAs衬底上依次生长布拉格反射镜、η型铝镓铟磷层、多量子阱层、P型铝镓铟磷层和P型GaP层，制备成红光发光二极管外延片；(2)调节干涉光路 将所述的红光发光二极管外延片放入聚四氟乙烯平底容器中，加入去离子水没过所述红光发光二极管外延片的待腐蚀表面，记录所述水位高度；利用分束镜将波长为532nm的激光分成两束，利用现有的激光调节方法调节所述两束激光，使所述两束激光的光斑落在红光发光二极管外延片的待腐蚀表面；使所述两束激光的光斑中心重合、光斑大小相同、光斑功率相同，最终在所述红光发光二极管外延片的待腐蚀表面形成光周期性的干涉图形；此处对所述两束激本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用双光束干涉辅助湿法腐蚀实现发光二极管表面图形制备的方法，其特征在于，该方法为：利用激光干涉光路照射在发光二极管外延片待腐蚀表面：通过调节激光干涉光路在所述发光二极管外延片待腐蚀表面形成光干涉图形，结合现有湿法腐蚀技术对发光二极管外延片进行光辅助湿法腐蚀。
【技术特征摘要】
1.一种利用双光束干涉辅助湿法腐蚀实现发光二极管表面图形制备的方法，其特征在于，该方法为 利用激光干涉光路照射在发光二极管外延片待腐蚀表面通过调节激光干涉光路在所述发光二极管外延片待腐蚀表面形成光干涉图形，结合现有湿法腐蚀技术对发光二极管外延片进行光辅助湿法腐蚀。2.根据权利要求1所述的一种利用双光束干涉辅助湿法腐蚀实现发光二极管表面图形制备的方法，其特征在于，所述调节激光干涉光路的方法，包括步骤①-② ①利用分束镜将单束激光分成两束激光； ②利用现有的激光调节方法调节所述两束激光，使所述两束激光的光斑落在同一发光二极管外延片的待腐蚀表面，使所述两束激光的光斑中心重合、光斑大小相同、光斑功率相同，最终在所述发光二极管外延片的待腐蚀表面形成周期性的光干涉图形。3.根据权利要求1所述的一种利用双光束干涉辅助湿法腐蚀实现发光二极管表面图形制备的方法，其特征在于，所述对发光二极管外延片进行光辅助湿法腐蚀的方法，该方法包括步骤如下 ③将发光二极管外延片放入聚四氟乙烯平底容器中，加入去离子水没过所述发光二极管外延片的待腐蚀表面，记录所述水位高度； ④按照所述调节激光干涉光路的方法调节激光干涉光路透过所述的去离子水，在所述发光二极管外延片的待腐蚀表面形成光干涉图形； ⑤排走聚四氟乙烯平底容器中的去离子水，替换加入湿法腐蚀液，所述腐蚀液的液面高度与步骤③的去离子水的水位高度相同；结合步骤④中调节好的干涉图形对所述发光二极管外延片的待腐蚀表面进行光辅助湿法腐蚀。4.利用如权利要求1所述的制备的方法对红光发光二极管外延片双光束干涉辅助湿法腐蚀的方法，其特征在于，包括步骤如下 (1)红光发光二极管外延片的生长利用有机金属化学气相沉积法在GaAs衬底上依次生长布拉格反射镜、η型铝镓铟磷层、多量子阱层、P型铝镓铟磷层和P型GaP层，制备成红光发光二极管外延片； (2)调节干涉光路 将所述的红光发...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘铎，林贯军，左志远，冯兆斌，张茜，林晓煜，徐现刚，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：
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