半导体结构制造技术

本发明专利技术涉及一种半导体结构，其包括：依次层叠设置的一第一半导体层、一活性层以及一第二半导体层；一第一光学对称层设置于所述第二半导体层远离第一半导体层的表面；一金属等离子体产生层设置于所述第一光学对称层远离第一半导体层的表面；一第二光学对称层设置于所述金属等离子体产生层远离第一半导体层的表面。

【技术实现步骤摘要】
半导体结构
本专利技术涉及一种半导体结构。
技术介绍
由氮化镓半导体材料制成的高效蓝光、绿光和白光发光二极管具有寿命长、节能、绿色环保等显著特点，已被广泛应用于大屏幕彩色显示、汽车照明、交通信号、多媒体显示和光通讯等领域，特别是在照明领域具有广阔的发展潜力。传统的半导体结构通常包括一基底、N型半导体层、P型半导体层、设置在N型半导体层与P型半导体层之间的活性层、设置在P型半导体层上的P型电极(通常为透明电极)以及设置在N型半导体层上的N型电极。所述N型半导体层、活性层以及P型半导体层依次层叠设置在基底表面。半导体结构处于工作状态时，在P型半导体层与N型半导体层上分别施加正、负电压，这样，存在于P型半导体层中的空穴与存在于N型半导体层中的电子在活性层中发生复合而产生光，光从半导体结构中射出。然而，由于半导体的折射率大于空气的折射率，来自活性层的近场倏逝光波(衰减距离小于20纳米的波)在向外辐射的过程中均由于迅速衰减而无法出射，从而被限制在半导体结构的内部，直至被半导体结构内的材料完全吸收，影响了半导体结构的出光率。
技术实现思路
综上所述，确有必要提供一种光取出效率较高的半导体结构。一种半导体结构，其包括：一基底；一第一半导体层、一活性层以及一第二半导体层依次层叠设置于所述基底的一表面；其中，进一步包括一第一光学对称层、金属等离子体产生层以及第二光学对称层依次层叠设置于所述第二半导体层远离基底的表面，所述第二光学对称层的折射率n1，与所述基底、第一半导体层、活性层、第二半导体层以及第一光学对称层的整体等效折射率n2的差值∆n大于等于0小于等于0.5，其中∆n=|n1-n2|。一种半导体结构，其包括：依次层叠设置的一第一半导体层、一活性层以及一第二半导体层；一第一光学对称层设置于所述第二半导体层远离第一半导体层的表面；一金属等离子体产生层设置于所述第一光学对称层远离第一半导体层的表面；一第二光学对称层设置于所述金属等离子体产生层远离第一半导体层的表面。与现有技术相比，本专利技术提供的半导体结构中，由活性层产生的近场倏逝波到达金属等离子体产生层后，在金属等离子体产生层的作用下被放大并转化为金属等离子体，金属等离子体向周围传播并经由第二光学对称层出射耦合成出射光，如此，可使活性层中的近场倏逝波出射，并成为可见光。附图说明图1为本专利技术第一实施例提供的半导体结构的结构示意图。图2为本专利技术第二实施例提供的半导体结构的结构示意图。图3为本专利技术第三实施例提供的半导体结构的结构示意图。图4为图3所示的半导体结构中三维纳米结构阵列的结构示意图。图5为图3所示的半导体结构中三维纳米结构阵列的扫描电镜照片。图6为图4所示三维纳米结构阵列沿VI-VI线的剖面图。图7为本专利技术第四实施例提供的半导体结构的结构示意图。图8为本专利技术第五实施例提供的发光二极管的结构示意图。图9为本专利技术第六实施例提供的发光二极管的结构示意图。图10为本专利技术第六实施例提供的发光二极管与
技术介绍
中发光二极管的光激发效率的对比示意图。图11为本专利技术第七实施例提供的发光二极管的制备方法的工艺流程图。图12为本专利技术第八实施例提供的发光二极管的制备方法的工艺流程图。主要元件符号说明半导体结构10，20，30，40发光二极管50，60基底100外延生长面101第一半导体层110第一电极112活性层120第二半导体层130本体部分130a凸起部分130b三维纳米结构133第二电极132第一光学对称层140金属等离子体产生层150第二光学对称层160第一凸棱1332第二凸棱1334第一凹槽1336第二凹槽1338复合半导体层200如下具体实施例将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式以下将结合附图详细说明本专利技术提供的半导体结构、发光二极管及其制备方法的实施例以及具体实施例。请参阅图1，本专利技术第一实施例提供一种半导体结构10，其包括一基底100、一第一半导体层110、一活性层120、一第二半导体层130、一第一光学对称层140、一金属等离子体产生层150及一第二光学对称层160。所述第一半导体层110、活性层120、第二半导体层130、第一光学对称层140、金属等离子体产生层150、以及第二光学对称层160依次层叠设置于所述基底100的表面，且所述第一半导体层110靠近所述基底100设置。所述第一半导体层110、活性层120以及第二半导体层130形成一复合半导体层200。所述半导体结构10以金属等离子体产生层150为对称中心，所述第二光学对称层160的等效折射率，与基底100、复合半导体层200以及第一光学对称层140整体的等效折射率的差值小于0.5。所述基底100为一透明材料，其提供了用于生长第一半导体层110的一外延生长面101。所述基底100的外延生长面101是分子平滑的表面，且去除了氧或碳等杂质。所述基底100可为单层或多层结构。当所述基底100为单层结构时，该基底100可为一单晶结构体，且具有一晶面作为第一半导体层110的外延生长面101。所述单层结构的基底100的材料可以SOI(silicononinsulator，绝缘基底上的硅)、LiGaO2、LiAlO2、Al2O3、Si、GaAs、GaN、GaSb、InN、InP、InAs、InSb、AlP、AlAs、AlSb、AlN、GaP、SiC、SiGe、GaMnAs、GaAlAs、GaInAs、GaAlN、GaInN、AlInN、GaAsP、InGaN、AlGaInN、AlGaInP、GaP:Zn或GaP:N等。当所述基底100为多层结构时，其需要包括至少一层上述单晶结构体，且该单晶结构体具有一晶面作为第一半导体层110的外延生长面101。所述基底100的材料可以根据所要生长的第一半导体层110来选择，优选地，使所述基底100与第一半导体层110具有相近的晶格常数以及热膨胀系数。所述基底100的厚度、大小和形状不限，可以根据实际需要选择。所述基底100不限于上述列举的材料，只要具有支持第一半导体层110生长的外延生长面101的透明基底100均属于本专利技术的保护范围。本专利技术第一实施例中，基底100的材料为蓝宝石。所述第一半导体层110的厚度可以根据需要制备。具体地，所述第一半导体层110的生长的厚度可为1微米至15微米。所述第一半导体层110为一掺杂的半导体层，该掺杂的半导体层为N型半导体层，所述N型半导体层的材料包括N型氮化镓、N型砷化镓及N型磷化铜等中的一种。所述N型半导体层具有提供电子移动场所的作用。本实施例中，所述第一半导体层110为Si掺杂的N型氮化镓，其厚度为1460纳米。所述活性层120的厚度为0.01微米至0.6微米。所述活性层120为包含一层或多层量子阱层的量子阱结构(QuantumWell)。量子阱层的材料为氮化铟镓、氮化铟镓铝、砷化镓、砷化铝镓、磷化铟镓、磷化铟砷或砷化铟镓中的一种或多种。本实施例中，所述活性层120为InGaN/GaN的复合结构，其厚度为10纳米。所述活性层120为光子激发层，为电子与空穴相结合产生光子的场所。在使用所述半导体结构10过程中，给P型半导体层和N型半导体层施加一电压，则P型半导体层产生的空穴和N型半导体层产生的电子在活性层120相结合产生光子。所述第二半导体层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体结构，其包括：一基底；一第一半导体层、一活性层以及一第二半导体层依次层叠设置于所述基底的一表面；其特征在于：进一步包括一第一光学对称层、金属等离子体产生层以及第二光学对称层依次层叠设置于所述第二半导体层远离基底的表面，所述第二光学对称层的等效折射率n1，与所述基底、第一半导体层、活性层、第二半导体层以及第一光学对称层整体的等效折射率n2的差值?n大于等于0小于等于0.5，其中?n=|n1?n2|。

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构，其包括：一基底；一第一半导体层、一活性层以及一第二半导体层依次层叠设置于所述基底的一表面；其特征在于：进一步包括一第一光学对称层、金属等离子体产生层以及第二光学对称层依次层叠设置于所述第二半导体层远离基底的表面，所述第二光学对称层的等效折射率n1，与所述基底、第一半导体层、活性层、第二半导体层以及第一光学对称层整体的等效折射率n2的差值Δn大于等于0小于等于0.5，其中Δn＝|n1-n2|。2.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述金属等离子体产生层的材料的折射率为一复数，且该复数的虚部大于零或者小于零，且金属等离子体产生层的材料的介质常数为一复数，且该复数的实部为一负数。3.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述金属等离子体产生层的材料为金、银、铝、铜或它们的合金或金属陶瓷。4.如权利要求3所述的半导体结构，其特征在于，所述金属陶瓷为金属材料和电介质材料构成的复合材料。5.如权利要求4所述的半导体结构，其特征在于，所述金属陶瓷的成分包括二氧化硅和银。6.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第一光学对称层的折射率小于所述第一半导体层、活性层以及第二半导体层形成的复合半导体层的折射率。7.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第一光学对称层的材料为二氧化硅、氟化镁或氟化锂。8.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第一光学对称层的厚度为5纳米至40纳米。9.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第一光学对称层的折射率的值的范围为1.2至1.8。10.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第二光学对称层的材料为硅、二氧化钛、氧化铪、氧化锆或者聚酰亚胺。11.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第二光学对称层的折射率大于所述第一半导体层、活性层以及第二半导体层形成的复合半导体层的折射率。12.如权利要求11所述的半导体结构，其特征在于，所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱钧，张淏酥，朱振东，李群庆，金国藩，范守善，
申请(专利权)人：清华大学，鸿富锦精密工业深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：