纳米柱的制备方法和纳米柱LED器件的制备方法技术

本发明专利技术实施例提供了一种纳米柱的制备方法和纳米柱LED器件的制备方法。该纳米柱的制备方法包括：在LED晶片的上表面蒸镀第一薄膜，其中，LED晶片包括p型GaN层、量子阱有源层、n型GaN层和衬底；对蒸镀有第一薄膜的LED晶片进行热退火处理，以使第一薄膜与p型GaN层形成欧姆接触；在第一薄膜的上表面沉积第二薄膜，第二薄膜的下表面与第一薄膜接触；在第二薄膜的上表面制备多个辅助纳米图形；通过辅助纳米图形对第二薄膜进行刻蚀以形成多个掩膜；通过掩膜对第一薄膜、p型GaN层、量子阱有源层和n型GaN层进行刻蚀形成多个LED纳米柱，LED纳米柱的两端用于与电极连接。达到提高纳米LED的P型欧姆接触性能的效果。

【技术实现步骤摘要】
纳米柱的制备方法和纳米柱LED器件的制备方法
本专利技术实施例涉及微纳器件制造
，尤其涉及一种纳米柱的制备方法和纳米柱LED器件的制备方法。
技术介绍
低维半导体器件在光学、电学等方面表现出与体材料截然不同的特性，近年来备受学术界和产业界关注，典型的如二维量子阱、一维纳米柱以及零维量子点。以氮化镓基(GaN)纳米级LED器件为例，由于其在沿量子阱生长方向及平行于量子阱方向均受到较强量子限制，其发光核心InGaN阱层的类量子点特性使其具有独特的光电特性。当器件尺寸减小到纳米量级时，量子阱所受应力基本被释放，量子限制斯塔克效应(QCSE)被消除。此外由于纳米级LED类量子点特性以及GaN较强的激子束缚能，GaN基纳米级LED也可用来作为单光子光源，用于量子计算、量子通讯等领域。目前，制备纳米柱的常规方法包括：电子束曝光(EBL)或聚焦离子束刻蚀(FIB)。以电子束曝光(EBL)为例，电子束曝光是利用电子束较短的德布罗意波长，对样品进行曝光显影，进一步蒸镀电极金属。然而，虽然EBL工艺精度高，但同时对电极金属厚度有所限制，因此在一定程度上削弱其导电性，导致纳米LED的P型欧姆接触性能较差。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种纳米柱的制备方法和纳米柱LED器件的制备方法，以实现提高纳米LED的P型欧姆接触性能的效果。第一方面，本专利技术实施例提供了一种纳米柱的制备方法，包括：在LED晶片的上表面蒸镀第一薄膜，其中，所述LED晶片包括p型GaN层、量子阱有源层、n型GaN层和衬底，其中p型GaN层的上表面作为所述LED晶片的上表面，p型GaN层的下表面与量子阱有源层的上表面接触，量子阱有源层的下表面与n型GaN层的上表面接触，n型GaN层的下表面和衬底的上表面接触；对蒸镀有所述第一薄膜的LED晶片进行热退火处理，以使所述第一薄膜与所述p型GaN层形成欧姆接触；在所述第一薄膜的上表面沉积第二薄膜，所述第二薄膜的下表面与所述第一薄膜接触；在所述第二薄膜的上表面制备多个辅助纳米图形；通过所述辅助纳米图形对所述第二薄膜进行刻蚀以形成多个掩膜；通过所述掩膜对所述第一薄膜、p型GaN层、量子阱有源层和n型GaN层进行刻蚀形成多个LED纳米柱，所述LED纳米柱的两端用于与电极连接。可选的，所述通过所述辅助纳米图形对所述第二薄膜进行刻蚀以形成多个掩膜，包括：将第一刻蚀气体沿第一目标方向喷射，所述第一目标方向为与所述第二薄膜的上表面垂直的方向，所述辅助纳米图形用于阻挡所述第一刻蚀气体；所述第二薄膜在所述第一刻蚀气体的刻蚀下形成多个掩膜。可选的，所述第一刻蚀气体为CHF3或O2。可选的，所述通过所述掩膜对所述第一薄膜、p型GaN层、量子阱有源层和n型GaN层进行刻蚀形成多个LED纳米柱，包括：将第二刻蚀气体沿第二目标方向喷射，所述第二目标方向为与所述第一薄膜的上表面垂直的方向，所述掩膜用于阻挡所述第二刻蚀气体；所述第一薄膜、p型GaN层、量子阱有源层和n型GaN层在所述第二刻蚀气体的刻蚀下形成多个中间纳米柱；去除所述中间纳米柱的掩膜以形成多个LED纳米柱。可选的，所述第二刻蚀气体为Cl2或Cl3B。可选的，所述去除所述中间纳米柱的掩膜以形成多个LED纳米柱，包括：通过氢氟酸对所述掩膜去除以形成多个LED纳米柱。可选的，所述第一薄膜为氧化硅薄膜。可选的，所述第二薄膜为ITO薄膜。可选的，热退火处理的温度为650℃-850℃，退火时间为0.5分钟-10分钟。第二方面，本专利技术实施例提供了一种纳米柱LED器件的制备方法，包括：在LED晶片的上表面蒸镀第一薄膜，其中，所述LED晶片包括p型GaN层、量子阱有源层、n型GaN层和衬底，其中p型GaN层的上表面作为所述LED晶片的上表面，p型GaN层的下表面与量子阱有源层的上表面接触，量子阱有源层的下表面与n型GaN层的上表面接触，n型GaN层的下表面和衬底的上表面接触；对蒸镀有所述第一薄膜的LED晶片进行热退火处理，以使所述第一薄膜与所述p型GaN层形成欧姆接触；在所述第一薄膜的上表面沉积第二薄膜，所述第二薄膜的下表面与所述第一薄膜接触；在所述第二薄膜的上表面制备多个辅助纳米图形；通过所述辅助纳米图形对所述第二薄膜进行刻蚀以形成多个掩膜；通过所述掩膜对所述第一薄膜、p型GaN层、量子阱有源层和n型GaN层进行刻蚀形成多个LED纳米柱，所述LED纳米柱的两端用于与电极连接；在所述LED纳米柱的携带有第一薄膜的一端制备第一电极，在所述LED纳米柱的n型GaN层的一端制备第二电极，以形成纳米柱LED器件，其中，所述量子阱有源层不与所述第一电极和第二电极接触。本专利技术实施例通过在LED晶片的上表面蒸镀第一薄膜，其中，所述LED晶片包括p型GaN层、量子阱有源层、n型GaN层和衬底，其中p型GaN层的上表面作为所述LED晶片的上表面，p型GaN层的下表面与量子阱有源层的上表面接触，量子阱有源层的下表面与n型GaN层的上表面接触，n型GaN层的下表面和衬底的上表面接触；对蒸镀有所述第一薄膜的LED晶片进行热退火处理，以使所述第一薄膜与所述p型GaN层形成欧姆接触；在所述第一薄膜的上表面沉积第二薄膜，所述第二薄膜的下表面与所述第一薄膜接触；在所述第二薄膜的上表面制备多个辅助纳米图形；通过所述辅助纳米图形对所述第二薄膜进行刻蚀以形成多个掩膜；通过所述掩膜对所述第一薄膜、p型GaN层、量子阱有源层和n型GaN层进行刻蚀形成多个LED纳米柱，所述LED纳米柱的两端用于与电极连接，解决了常用的制备方法对电极金属厚度有所限制，因此在一定程度上削弱其导电性，导致纳米LED的P型欧姆接触性能较差的问题，实现了提高纳米LED的P型欧姆接触性能的效果。附图说明图1是本专利技术实施例一提供的一种纳米柱的制备方法的流程示意图；图2是本专利技术实施例一提供的一种在LED晶片的上表面蒸镀第一薄膜的示意图；图3是本专利技术实施例一提供的一种在第一薄膜的上表面沉积第二薄膜的示意图；图4是本专利技术实施例一提供的一种在第二薄膜的上表面制备多个辅助纳米图形的示意图；图5是本专利技术实施例一提供的一种对第二薄膜进行刻蚀以形成多个掩膜的示意图；图6是本专利技术实施例一提供的一种中间纳米柱的结构示意图；图7是本专利技术实施例一提供的一种LED纳米柱的结构示意图；图8是本专利技术实施例二提供的一种纳米柱LED器件的制备方法的流程示意图；图9是本专利技术实施例二提供的一种纳米柱LED器件的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米柱的制备方法，其特征在于，包括：/n在LED晶片的上表面蒸镀第一薄膜，其中，所述LED晶片包括p型GaN层、量子阱有源层、n型GaN层和衬底，其中p型GaN层的上表面作为所述LED晶片的上表面，p型GaN层的下表面与量子阱有源层的上表面接触，量子阱有源层的下表面与n型GaN层的上表面接触，n型GaN层的下表面和衬底的上表面接触；/n对蒸镀有所述第一薄膜的LED晶片进行热退火处理，以使所述第一薄膜与所述p型GaN层形成欧姆接触；/n在所述第一薄膜的上表面沉积第二薄膜，所述第二薄膜的下表面与所述第一薄膜接触；/n在所述第二薄膜的上表面制备多个辅助纳米图形；/n通过所述辅助纳米图形对所述第二薄膜进行刻蚀以形成多个掩膜；/n通过所述掩膜对所述第一薄膜、p型GaN层、量子阱有源层和n型GaN层进行刻蚀形成多个LED纳米柱，所述LED纳米柱的两端用于与电极连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种纳米柱的制备方法，其特征在于，包括：
在LED晶片的上表面蒸镀第一薄膜，其中，所述LED晶片包括p型GaN层、量子阱有源层、n型GaN层和衬底，其中p型GaN层的上表面作为所述LED晶片的上表面，p型GaN层的下表面与量子阱有源层的上表面接触，量子阱有源层的下表面与n型GaN层的上表面接触，n型GaN层的下表面和衬底的上表面接触；
对蒸镀有所述第一薄膜的LED晶片进行热退火处理，以使所述第一薄膜与所述p型GaN层形成欧姆接触；
在所述第一薄膜的上表面沉积第二薄膜，所述第二薄膜的下表面与所述第一薄膜接触；
在所述第二薄膜的上表面制备多个辅助纳米图形；
通过所述辅助纳米图形对所述第二薄膜进行刻蚀以形成多个掩膜；
通过所述掩膜对所述第一薄膜、p型GaN层、量子阱有源层和n型GaN层进行刻蚀形成多个LED纳米柱，所述LED纳米柱的两端用于与电极连接。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过所述辅助纳米图形对所述第二薄膜进行刻蚀以形成多个掩膜，包括：
将第一刻蚀气体沿第一目标方向喷射，所述第一目标方向为与所述第二薄膜的上表面垂直的方向，所述辅助纳米图形用于阻挡所述第一刻蚀气体；
所述第二薄膜在所述第一刻蚀气体的刻蚀下形成多个掩膜。


3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一刻蚀气体为CHF3或O2。


4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过所述掩膜对所述第一薄膜、p型GaN层、量子阱有源层和n型GaN层进行刻蚀形成多个LED纳米柱，包括：
将第二刻蚀气体沿第二目标方向喷射，所述第二目标方向为与所述第一薄膜的上表面垂直的方向，所述掩膜用于阻挡所述第二刻蚀气体；
所述第一薄膜、p型GaN层、量子阱有源层和n型GaN层在所述第二刻蚀气体的刻蚀下形成多个中间纳米柱；
去除所述中间纳米柱的掩膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘召军，蒋府龙，李四龙，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：广东;44