【技术实现步骤摘要】
本申请涉及半导体发光器件，具体涉及一种micro-led芯片结构及其生长方法。
技术介绍
1、发光二极管是一种可以直接通过电光转换而进行发光的器件，其发光机理是利用半导体材料所形成的pn结中的电子空穴对进行复合辐射发光。目前led照明光源与传统的照明光源相比，具有效率高、寿命长、安全以及绿色环保等优点，使其成为了人类的第四代照明光源，led在汽车、交通讯号、显示屏、电子设备和照明方面具有广泛的应用。
2、由于制备的发光二极管的半导体材料与空气的折射率相差比较大，光线在二者界面上会发生全内反射而返回到半导体中，从而使得大部分光能量被束缚在半导体内部；并且光线在穿透界面时发生菲涅耳反射，也不可避免地造成能量的损失。对于gan基蓝光led，其总的发光效率为39％左右。鉴于gan(n≈2.5)和空气的折射率，光逃逸锥面的临界角大约为23°，只有小于临界角的光能够从led中出逃。因此，减少全反射，增大逃逸光锥的临界角，成为提高提取效率的有效手段。
3、申请公布号cn101916805a公开了一种增加发光二极管外发光效率的同心光子晶体结构，其提出了一种空气或低折射率材料与覆层或层介质ito构成的封闭环为圆形或矩形结构来提高led的发光效率。申请公布号cn107464866a公开了一种具有半球光子晶体复周期结构的高发光效率二极管，其在出光表面p型gan上阵列复周期光子晶体结构来提高led的光提取效率。这些方式虽然发光效率虽然有所提高，但总体效率依然不高，并且结构较为复杂。
技术实现思路>
1、本申请旨在解决现有led芯片存在发光效率较差以及结构复杂的问题，提出一种micro-led芯片结构及其生长方法。
2、本申请解决上述技术问题所采用的技术方案是：
3、第一方面，提供一种micro-led芯片结构，包括由下至上依次设置的蓝宝石衬底、p-gan层、分布式布拉格反射器和氧化铟锡层，所述蓝宝石衬底和p-gan层之间的一侧由下至上依次设置有n-gan阴极结构、n-gan层和多量子阱层，所述蓝宝石衬底和p-gan层之间的另一侧设有p-gan阳极结构，所述氧化铟锡层上方刻蚀有介质柱光子晶体结构。
4、进一步地，所述介质柱光子晶体结构为介质柱光子晶体阵列，所述介质柱形光子晶体阵列由多个以三角方式排列的圆柱形介质柱单体构成。
5、进一步地，所述的介质柱形光子晶体阵列的三角排列方式中，排列夹角的取值范围为10-90°，占空比的取值范围为0.3-0.6，半径的取值范围为0-90nm，晶格常数的取值范围为300-700nm。
6、进一步地，所述分布式布拉格反射器是由5层二氧化钛材料和5层二氧化硅材料分层交替组成的复合材料介电绝缘层；其中，单层二氧化钛材料的厚度为45.8nm，折射率为2.4，单层二氧化硅材料的厚度为78.5nm，折射率为1.46。
7、进一步地，所述分布式布拉格反射器与电极间涂敷有金属银形成银反射膜，所述银反射膜与dbr组合形成全角反射镜结构。
8、进一步地，所述全角反射镜结构的边缘设置有3μm×3μm的间隔开口，以使所述氧化铟锡层通过该开口与电极连接。
9、进一步地，所述氧化铟锡层的氧化铟锡材料在可见光波段内的透过率为92.5％。
10、第二方面，本申请提供一种micro-led芯片结构的生长方法，所述方法包括：
11、依次在蓝宝石衬底上生长n-gan层、多量子阱层和p-gan层；
12、在所述蓝宝石衬底与n-gan层之间设置n型半导体电极，在所述蓝宝石衬底与p-gan层之间设置p型半导体电极；
13、在所述p-gan层上方依次设置分布式布拉格反射器和氧化铟锡层，并在所述氧化铟锡层上方刻蚀介质柱光子晶体结构。
14、进一步地，所述介质柱光子晶体结构为介质柱光子晶体阵列，所述介质柱形光子晶体阵列由多个以三角方式排列的圆柱形介质柱单体构成。
15、进一步地，所述氧化铟锡层上方刻蚀介质柱光子晶体结构，具体包括：
16、对所述介质柱光子晶体阵列的结构参数进行多次组合，并利用时域有限差分算法分别计算每次组合后的结构参数在相同晶格常数下的发光效率，所述结构参数包括介质柱形光子晶体阵列的三角排列方式中的排列夹角和占空比，以及圆柱形介质柱单体的直径和刻蚀深度；
17、在多次组合结构参数后，确定发光效率最大值对应的最优结构参数，根据所述最优结构参数在所述氧化铟锡层上方刻蚀圆柱形介质柱单体。
18、本申请的有益效果是：本申请所述的micro-led芯片结构及其生长方法，通过在氧化铟锡层上方刻蚀介质柱光子晶体结构，由于光子晶体特有的光子禁带效应，使落入到禁带的导波模式耦合成为辐射模式，达到提升发光效率的目的，从而能够提高micro-led的发光效率，并且与普通发光二极管相比，本申请提供的结构更加简单。本申请以三角方式排列的介质柱光子晶体阵列，通过控制介质柱光子晶体结构的结构参数，并通过对比发光效率的方式对多个结构参数组合搭配，进一步提升了micro-led的发光效率。
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1.一种Micro-LED芯片结构，其特征在于，包括由下至上依次设置的蓝宝石衬底、P-GaN层、分布式布拉格反射器和氧化铟锡层，所述蓝宝石衬底和P-GaN层之间的一侧由下至上依次设置有N-GaN阴极结构、N-GaN层和多量子阱层，所述蓝宝石衬底和P-GaN层之间的另一侧设有P-GaN阳极结构，所述氧化铟锡层上方刻蚀有介质柱光子晶体结构。
2.根据权利要求1所述的Micro-LED芯片结构，其特征在于，所述介质柱光子晶体结构为介质柱光子晶体阵列，所述介质柱形光子晶体阵列由多个以三角方式排列的圆柱形介质柱单体构成。
3.根据权利要求2所述的Micro-LED芯片结构，其特征在于，所述的介质柱形光子晶体阵列的三角排列方式中，排列夹角的取值范围为10-90°，占空比的取值范围为0.3-0.6，半径的取值范围为0-90nm，晶格常数的取值范围为300-700nm。
4.根据权利要求1所述的Micro-LED芯片结构，其特征在于，所述分布式布拉格反射器是由5层二氧化钛材料和5层二氧化硅材料分层交替组成的复合材料介电绝缘层；其中，单层二氧化钛材料的厚度为45
5.根据权利要求1所述的Micro-LED芯片结构，其特征在于，所述分布式布拉格反射器与电极间涂敷有金属银形成银反射膜，所述银反射膜与DBR组合形成全角反射镜结构。
6.根据权利要求5所述的Micro-LED芯片结构，其特征在于，所述全角反射镜结构的边缘设置有3μm×3μm的间隔开口，以使所述氧化铟锡层通过该开口与电极连接。
7.根据权利要求1所述的Micro-LED芯片结构，其特征在于，所述氧化铟锡层的氧化铟锡材料在可见光波段内的透过率为92.5％。
8.一种Micro-LED芯片结构的生长方法，其特征在于，所述方法包括：
9.根据权利要求8所述的Micro-LED芯片结构的生长方法，其特征在于，所述介质柱光子晶体结构为介质柱光子晶体阵列，所述介质柱形光子晶体阵列由多个以三角方式排列的圆柱形介质柱单体构成。
10.根据权利要求9所述的Micro-LED芯片结构的生长方法，其特征在于，在所述氧化铟锡层上方刻蚀介质柱光子晶体结构，具体包括：
...【技术特征摘要】
1.一种micro-led芯片结构，其特征在于，包括由下至上依次设置的蓝宝石衬底、p-gan层、分布式布拉格反射器和氧化铟锡层，所述蓝宝石衬底和p-gan层之间的一侧由下至上依次设置有n-gan阴极结构、n-gan层和多量子阱层，所述蓝宝石衬底和p-gan层之间的另一侧设有p-gan阳极结构，所述氧化铟锡层上方刻蚀有介质柱光子晶体结构。
2.根据权利要求1所述的micro-led芯片结构，其特征在于，所述介质柱光子晶体结构为介质柱光子晶体阵列，所述介质柱形光子晶体阵列由多个以三角方式排列的圆柱形介质柱单体构成。
3.根据权利要求2所述的micro-led芯片结构，其特征在于，所述的介质柱形光子晶体阵列的三角排列方式中，排列夹角的取值范围为10-90°，占空比的取值范围为0.3-0.6，半径的取值范围为0-90nm，晶格常数的取值范围为300-700nm。
4.根据权利要求1所述的micro-led芯片结构，其特征在于，所述分布式布拉格反射器是由5层二氧化钛材料和5层二氧化硅材料分层交替组成的复合材料介电绝缘层；其中，单层二氧化钛材料的厚度为45.8n...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾超，黎垚，张寅瑞，陈宁，
申请(专利权)人：四川启睿克科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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