【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开大体上涉及基于纳米线的发光二极管。相关技术概述亚微米和纳米级光电器件，包括发光二极管(led)器件和激光二极管，已经引起了相当大的关注，因为它们对于未来在单个芯片上大规模或超大规模集成电子和光电器件是必不可少的。但是，迄今为止，实现高效率的微米或纳米级光电器件仍然极具挑战性。一个值得注意的实例是与微led器件相关的效率悬崖，即器件效率随着尺寸减小而急剧降低。微led器件因其超高亮度、低功耗、超高集成密度、优异的稳定性和长寿命而被认为是新兴虚拟/增强现实装置和系统的重要组成部分。如图1所示，对algainp基大面积led(横向尺寸>100μm)，通常测量到50-70％范围内的外部量子效率(eqe)，而对于横向尺寸约为10微米的器件，该效率下降到可忽略不计的值。algainp基材料具有不佳的电荷载流子约束、相对长的载流子扩散长度和大的表面复合。在这方面，ga(in)n基异质结构提供更强的载流子限制、更小的载流子扩散长度、以及更低水平的表面复合速度。但是，inn和gan之间大的晶格失配(约10％)阻碍了在深可见光(即黄色、橙色和红色光谱)中发射的高品质ingan量子阱异质结构的实现。因此，常规ingan量子阱led的效率随着波长的增加而急剧降低。此外，由蚀刻诱导的表面损伤和减小的器件尺寸引起的效率悬崖甚至比alingap基红色led更严重。图1中显示了具有各种横向尺寸的ga(in)n基红色led的一些报告的eqe值。据报道，大面积ingan红色led(尺寸为约1,000μm)的eqe高达约20％，而横向尺寸为约5-10μm的器件的eqe值测得为约
技术介绍
0、专利技术背景
技术实现思路
1、根据本公开的一个方面，一种用于制造发光二极管(led)器件的方法包括在衬底上形成氮极性(n极性)模板，生长纳米结构的第一n极性iii族氮化物半导体片段，生长纳米结构的n极性活性区(active region)，该n极性活性区由第一n极性iii族氮化物半导体片段支撑，该n极性活性区包括三元或四元iii族氮化物半导体材料，以及生长纳米结构的第二n极性iii族氮化物半导体片段，该第二n极性片段由n极性活性区支撑。
2、根据本公开的另一方面，一种用于制造发光二极管(led)器件的方法包括生长第一iii族氮化物半导体片段，生长由第一iii族氮化物半导体片段支撑的活性区，该活性区包括三元或四元iii族氮化物半导体材料，生长第二iii族氮化物半导体片段，该第二iii族氮化物半导体片段由活性区支撑，以及在生长第二iii族氮化物半导体片段之后对活性区进行退火。
3、根据本公开的又一方面，发光二极管(led)器件包括衬底、由衬底支撑的n极性iii族氮化物模板、和从衬底向外延伸并由n极性iii族氮化物模板支撑的纳米结构。该纳米结构包括第一n极性iii族氮化物半导体片段、由该第一n极性iii族氮化物半导体片段支撑的n极性活性区，该n极性活性区包括三元或四元iii族氮化物半导体材料，和由n极性活性区支撑的第二n极性iii族氮化物半导体片段。
4、根据本公开的再一方面，发光二极管(led)器件包括衬底、n极性iii族氮化物模板、和由该衬底支撑并从该衬底向外延伸的纳米结构。该纳米结构包括第一n极性iii族氮化物半导体片段、由第一n极性iii族氮化物半导体片段支撑的n极性活性区，该n极性活性区包括三元或四元iii族氮化物半导体材料，和由该n极性活性区支撑的第二n极性iii族氮化物半导体片段，该n极性活性区具有对于形成量子阱而言过大的厚度。
5、根据本公开的再一方面，发光二极管(led)器件包括衬底和由该衬底支撑并从该衬底向外延伸的纳米结构，该纳米结构包括活性区，该活性区配置用于红色光谱发射。该纳米结构具有亚微米横向尺寸。
6、结合前述方面的任一个，本文中描述的器件和/或方法可以替代地或附加地包括或涉及以下方面或特征中的一个或多个的任意组合。该方法进一步包括在生长第二n极性iii族氮化物半导体片段之后对n极性活性区进行退火。生长该n极性活性区包括实施配置为使得该n极性活性区包括在红色光谱中发射的n极性量子阱、n极性量子盘、或n极性量子点的生长程序。在其中生长所述第一n极性iii族氮化物半导体片段、n极性活性区和第二n极性iii族氮化物半导体片段的腔室中，实施n极性活性区的退火。生长该第一n极性iii族氮化物半导体片段、生长该n极性活性区和生长该第二n极性iii族氮化物半导体片段在富氮条件下进行。生长该n极性活性区包括实施配置为使得该n极性活性区具有红色光谱发射的生长程序。该三元或四元iii族氮化物半导体材料是ingan。生长该活性区包括实施配置为使得该活性区包括在红色光谱中发射的n极性量子阱、n极性量子盘、或n极性量子点的生长程序。在不从其中生长该活性区与该第二iii族氮化物半导体片段的生长腔室中移除的情况下，实施活性区的退火。生长该第一iii族氮化物半导体片段、生长该活性区、和生长该第二iii族氮化物半导体片段在富氮条件下进行。生长该活性区包括实施配置为使得该活性区具有红色光谱发射的生长过程。该三元或四元iii族氮化物半导体材料是ingan。该第一n极性iii族氮化物半导体片段与该第二n极性iii族氮化物半导体片段包括n极性gan。该三元或四元iii族氮化物半导体材料是ingan。该三元或四元iii族氮化物半导体材料是铟组分大于约0.20的ingan。该n极性活性区配置用于红色光谱发射。该纳米结构具有亚微米横向尺寸。厚度大于约3nm至约5nm的范围。该活性区包括三元或四元iii族氮化物半导体材料。该led器件进一步包括设置在衬底与纳米结构之间的n极性iii族氮化物模板。
7、附图概述
8、为了更完整地理解本公开，应参考以下详细描述和附图，其中相同的附图标记表示附图中相同的元件。
9、图1描绘了一些先前报道的红色发射led的峰值外部量子效率(eqe)的变化的图示，显示了效率悬崖的存在，即随着器件尺寸的减小，效率显著降低，其中正方形代表alingap基红色led，圆圈代表ingan基红色led，并且来自本工作的实例由实心圆指示。
10、图2描绘了(a)根据一个实施例在蓝宝石衬底上的n极性gan模板上已生长的n极性ingan/gan量子点-纳米线(quantum dot-in-nanowire)led异质结构的示意图，和(b-c)示例性n极性ingan/gan纳米线阵列的sem图像，显示了位点控制外延和高均匀性。
11、图3描绘了对于采用和不采用原位退火的实施例在室温下测得的ingan/gan纳米线异质结构的光致发光光谱的图示(未退火的实施例的强度放大了5倍)。
12、图4描绘了(a)纳米线的横截面stem-haadf图像，(b)在部分(a)中间显示的纳米线中的ingan活性区的放大stem-haadf图像，(c)ingan活性区的原子尺度图像，(d)使用分别显示ga(红色-较深)和in(绿色-较浅)的分布的x本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于制造发光二极管(LED)器件的方法，所述方法包括：
2.权利要求1的方法，进一步包括在生长第二N极性III族氮化物半导体片段之后对N极性活性区进行退火。
3.权利要求2的方法，其中生长所述N极性活性区包括实施配置为使得所述N极性活性区包括在红色光谱中发射的N极性量子阱、N极性量子盘、或N极性量子点的生长程序。
4.权利要求2的方法，其中在其中生长所述第一N极性III族氮化物半导体片段、N极性活性区和第二N极性III族氮化物半导体片段的腔室中，实施N极性活性区的退火。
5.权利要求1的方法，其中生长所述第一N极性III族氮化物半导体片段、生长所述N极性活性区和生长所述第二N极性III族氮化物半导体片段在富氮条件下进行。
6.权利要求1的方法，其中生长所述N极性活性区包括实施配置为使得所述N极性活性区具有红色光谱发射的生长程序。
7.权利要求1的方法，其中所述三元或四元III族氮化物半导体材料是InGaN。
8.一种用于制造发光二极管(LED)器件的方法，所述方法包括：
9.权
10.权利要求8的方法，其中在不从其中生长所述活性区与所述第二III族氮化物半导体片段的生长腔室中移除的情况下，实施活性区的退火。
11.权利要求8的方法，其中生长所述第一III族氮化物半导体片段、生长所述活性区、和生长所述第二III族氮化物半导体片段在富氮条件下进行。
12.权利要求8的方法，其中生长所述活性区包括实施配置为使得所述活性区具有红色光谱发射的生长过程。
13.权利要求8的方法，其中所述三元或四元III族氮化物半导体材料是InGaN。
14.一种发光二极管(LED)器件，其包含：
15.权利要求14的LED器件，其中所述第一N极性III族氮化物半导体片段与所述第二N极性III族氮化物半导体片段包含N极性GaN。
16.权利要求14的LED器件，其中所述三元或四元III族氮化物半导体材料是InGaN。
17.权利要求14的LED器件，其中所述三元或四元III族氮化物半导体材料是铟组分大于约.20的InGaN。
18.权利要求14的LED器件，其中所述N极性活性区配置用于红色光谱发射。
19.权利要求14的LED器件，其中所述纳米结构具有亚微米横向尺寸。
20.一种发光二极管(LED)器件，其包含：
21.权利要求20的LED器件，其中所述厚度大于约3nm至约5nm的范围。
22.一种发光二极管(LED)器件，其包含：
23.权利要求22的LED器件，其中所述活性区包含三元或四元III族氮化物半导体材料。
24.权利要求22的LED器件，进一步包含设置在衬底与纳米结构之间的N极性III族氮化物模板。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于制造发光二极管(led)器件的方法，所述方法包括：
2.权利要求1的方法，进一步包括在生长第二n极性iii族氮化物半导体片段之后对n极性活性区进行退火。
3.权利要求2的方法，其中生长所述n极性活性区包括实施配置为使得所述n极性活性区包括在红色光谱中发射的n极性量子阱、n极性量子盘、或n极性量子点的生长程序。
4.权利要求2的方法，其中在其中生长所述第一n极性iii族氮化物半导体片段、n极性活性区和第二n极性iii族氮化物半导体片段的腔室中，实施n极性活性区的退火。
5.权利要求1的方法，其中生长所述第一n极性iii族氮化物半导体片段、生长所述n极性活性区和生长所述第二n极性iii族氮化物半导体片段在富氮条件下进行。
6.权利要求1的方法，其中生长所述n极性活性区包括实施配置为使得所述n极性活性区具有红色光谱发射的生长程序。
7.权利要求1的方法，其中所述三元或四元iii族氮化物半导体材料是ingan。
8.一种用于制造发光二极管(led)器件的方法，所述方法包括：
9.权利要求8的方法，其中生长所述活性区包括实施配置为使得所述活性区包括在红色光谱中发射的n极性量子阱、n极性量子盘、或n极性量子点的生长程序。
10.权利要求8的方法，其中在不从其中生长所述活性区与所述第二iii族氮化物半导体片段的生长腔室中移除的情况下，实施活性区的退火。
11.权利要求8的方法，其中生长...
【专利技术属性】
技术研发人员：Y·马尔霍特拉，A·潘德尼，米泽田，
申请(专利权)人：密歇根大学董事会，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。