一种含左手材料的LED 光子晶体及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种含左手材料的LED光子晶体及制备方法，其特征在于：（1）光子晶体为一层右手材料和一层左手材料交替排列；（2）左手材料层中的空隙为“瑞士十字”结构，可以矩形排列或三角形排列，并且填充弱导电材料；（3）光子晶体的基底材质为导电金属；（4）光子晶体与有源层之间的量子垒GaN厚度<40nm。本发明专利技术将电子束刻蚀、电子束蒸镀、PECVD、干法刻蚀这些精度较高的工艺结合起来制备LED光子晶体，不仅可以产生表面等离激元增强效应，将有源层中的消逝波耦合出来，而且可以产生更宽的光子带隙，从而更好的控制发光波长、出光角度，提高LED的发光效率和出光功率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光电子器件制备技术，特别涉及一种LED外延芯片的结构及制备方法。
技术介绍
大功率半导体发光二极管(Light Emitting Diode,以下简称LED)作为第四代电光源具有体积小、安全低电压、寿命长、光转换效率高、响应速度快、节能、环保等优良特性，因而被称为“绿色照明光源”。有望取代传统的白炽灯、荧光等而成为21世纪的新一代光源，具有很大经济和社会意义。目前大功率LED应用范围不广泛，其发光效率低、光通量低是主要原因之一。垂直结构LED (Vertical Light Emitting Diode,以下简称VLED)具有散热性能好，发光效率高，寿命长等优势，是解决LED技术瓶颈重要的方向。1987年，John和Yabolonivitch借鉴了半导体晶体和电子带隙的概念，首次提出了光子晶体(Photonic crystal)的概念。光子晶体是由不同介电常数的介质材料在空间呈周期排布的结构，已经成为量子光学、微纳光电子学、信息光学等领域的重要研究方向。光子晶体结构能够形成光子带隙，有效的控制发光波长、出光角度，提高半导体材料的发光效率和性能，具有广阔的应用前景。左手本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含左手材料的LED光子晶体，其特征在于，从上至下依次包括n?GaN层、导电金属基底、多量子阱有源层、p?GaN层、键合金属层，其中，导电金属基底与多量子阱有源层之间设有量子垒GaN；所述导电金属基底下表面向上刻蚀有深度不小于100nm的“瑞士十字”空隙阵列，该“瑞士十字”空隙阵列平面上矩形分布或三角形分布，在每个十字空隙中交替填充弱导电材料和与导电金属基底同质的导电金属材料，每层弱导电材料形成平面上的左手材料区域A；每层导电金属材料形成平面上的右手材料区域B，左手材料区域至少三层。

【技术特征摘要】
1.一种含左手材料的LED光子晶体,其特征在于,从上至下依次包括n-GaN层、导电金属基底、多量子阱有源层、P-GaN层、键合金属层，其中，导电金属基底与多量子阱有源层之间设有量子垒GaN ;所述导电金属基底下表面向上刻蚀有深度不小于IOOnm的“瑞士十字”空隙阵列，该“瑞士十字”空隙阵列平面上矩形分布或三角形分布，在每个十字空隙中交替填充弱导电材料和与导电金属基底同质的导电金属材料，每层弱导电材料形成平面上的左手材料区域A ;每层导电金属材料形成平面上的右手材料区域B，左手材料区域至少三层。2.如权利要求1所述的含左手材料的LED光子晶体，其特征在于，所述弱导电材料为SiO2, MgO, MgF2或Si3N4 ;所述导电金属基底为Ag、Au或Cu。3.如权利要求1所述的含左手材料的LED光子晶体，其特征在于，所述十字空隙的隙长为150 300nm ;十字空隙的隙宽为30 80nm ;十字空隙阵列的单位距离为200nm 500nm。4.如权利要求1所述的含左手材料的LED光子晶体，其特征在于，所述导电金属基底与多量子阱有源层之间的量子垒GaN的厚度<40nm。5.一种含左手材料的LED光子晶体的制备方法，其特征在于，包括下述步骤: (1)在蓝宝石衬底上沉积一层3 4μ m厚的n-GaN ； (2)在n-GaN表面沉积一层厚度IOOnm 200nm导电金属基底； (3)在导电金属层表面刻蚀平面上呈矩形分布或三角形分布的“瑞士十字”空隙阵列，深度不小于IOOnm ； (4)在刻...

【专利技术属性】
技术研发人员：云峰，赵宇坤，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：