【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于发光电子，更具体地，涉及光子晶体增强出光的深紫外micro-led芯片及其制备方法。
技术介绍
1、algan基深紫外led由于其体积小、功耗少、寿命长、易集成、无汞污染、安全、环保等优势，在光通信、杀菌、水净化和医疗诊断等领域有着广泛的应用。近年来，由于micro-led显示技术的蓬勃发展，深紫外micro-led的研究也越来也多。与传统的大面积深紫外led相比，深紫外micro-led具有更均匀的电流分布，更低的自热效应和更高的效率等优势。因此，深紫外micro-led成为先进、高效深紫外光源的发展方向。
2、但是目前深紫外micro-led仍面临着紫外光难以提取的问题，主要是因为光在芯片内部的全内反射导致光损失过多。因此，如果可以引入一些人工微结构来提高深紫外光的提取效率，即可进一步改善深紫外micro-led的性能。例如申请号为202311819068.8的专利在深紫外micro-led芯片中引入了sio2垂直空穴引导层，有效转换了多量子阱发射光的极化模式，从而提高了芯片的光提取效率。该方法虽然一定程度上提高了芯片底部的出光效率，但是这种结构较难制备，流片工艺复杂。
技术实现思路
1、本专利技术采用纳米球刻蚀技术制备光子晶体，解决了现有技术中深紫外micro-led提取效率低的技术问题，且工艺较为简单，本专利技术深紫外micro-led的n-algan层的光子晶体结构的周期与有源层（多量子阱）发射波长相当，从而产生光栅衍射效应，增加了光的散射路径，
2、根据本专利技术第一方面，提供了一种光子晶体增强出光的深紫外micro-led芯片的制备方法，包括以下步骤：
3、（1）在衬底上依次沉积aln缓冲层、n-algan层、有源层、p-algan电子阻挡层和p型空穴注入层；
4、（2）在所述p型空穴注入层上旋涂光刻胶，然后进行曝光和显影，采用干法刻蚀到n-algan层，然后沉积一层sio2包覆层，得到mesa台面；
5、（3）将聚苯乙烯纳米球溶液逐次沿斜插的载玻片滴加至水面上，由于表面张力作用，空气与水界面上的纳米球将发生自组装，并形成一层薄膜；然后将步骤（2）得到的mesa台面放入水下并向上提拉，将水面的纳米球膜转移至外延片上，并使得纳米球膜附着在外延片上；干燥后，将外延片利用氧等离子体处理，以缩小纳米球的直径；随后进行干法刻蚀，并去除纳米球掩模和台面的sio2层，获得光子晶体结构；
6、（4）沉积一层sio2作为n电极的隔离，再旋涂光刻胶，曝光后显影，并在氧等离子体中去胶；然后利用刻蚀液暴露蒸镀n电极的位置，再蒸镀n电极；n电极制备后，利用光刻胶保护p电极蒸镀部分，然后蒸镀al基金属膜作为n电极的连接，同时起到反射紫外光的作用；
7、（5）al基金属膜制备后，再沉积一层sio2作为电极的绝缘层，并旋涂光刻胶，曝光后显影，并在氧等离子体中去胶；然后通过刻蚀液暴露p电极蒸镀部分，再蒸镀p电极；p电极制备完成后，蒸镀p电极连接电极，并沉积sio2作为包层，在其上刻蚀通孔后蒸镀金属焊盘，完成芯片的制备。
8、优选地，步骤（1）中，所述p型空穴注入层包括下层的p-algan层和上层的p-gan层。
9、优选地，步骤（2）中，所述mesa台面为截锥体，顶部直径为20-90 μm。
10、优选地，步骤（3）中，所述光子晶体结构为圆柱状凸起的阵列结构。
11、优选地，步骤（1）中，所述有源层为多量子阱。
12、优选地，所述有源层的量子阱的材料为alxga1-xn，其中0.4≤x≤0.5，厚度为1-3nm；所述有源层的量子势垒的材料为alyga1-yn，其中0.5≤y≤0.6，厚度为10-12 nm；一层量子阱与一层量子势垒合称为一个周期，所述有源层共有5-10个周期。
13、优选地，所述al基金属膜为对紫外光反射率大于90%的al/cr/pt金属薄膜；其中，al、cr、pt金属分别由下至上蒸镀于芯片上。
14、优选地，所述al基金属膜的al层的厚度为1100-1300 nm，cr层的厚度为40-60 nm，pt层的厚度为40-60 nm；该al基金属膜用于连接n电极，以及用于反射紫外光，提高芯片的光提取效率。
15、根据本专利技术另一方面，提供了任意一项制备方法得到的光子晶体增强出光的深紫外micro-led芯片。
16、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
17、（1）本专利技术提出通过在暴露的n-algan层引入周期与有源层发射波长相当的光子晶体结构，通过光栅衍射效应增加了光的散射路径，提高了深紫外micro-led的光提取效率；同时选择对紫外光具有较高反射率的al基金属膜作为n电极连接金属，不仅可以连接不同台面周围的n电极以形成完整回路，又可反射紫外光至衬底一侧，进一步提高了芯片的光提取效率，最终提高了整个深紫外芯片的外量子效率。
18、（2）本专利技术光子晶体结构是一种由不同折射率的介质周期性排列而成的人工微结构。当光子晶体的周期与发射光的波长相当时，可以产生光栅衍射效应，增加了光的散射路径，使得更多的光被提取出来，是一种直接有效的改善深紫外光提取效率的方法。（3）本专利技术纳米球刻蚀技术仅通过纳米球在空气和水的界面的自组装即可形成能够转移至外延片的刻蚀掩模，成本低廉，操作更加简单，加工精度也可至纳米级。
19、（4）本专利技术深紫外micro-led的mesa台面呈阵列分布，围绕在台面周围的n电极之间并未连接，需要选择合适的金属作为连接电极以形成完整回路，同时不能对紫外光有较多吸收造成光损失。而al金属对紫外光有较高的反射率，因此al基金属膜是作为连接电极的最佳选择。
20、（5）综合光子晶体的光栅衍射效应和al基金属膜的反射作用，可以实现深紫外micro-led芯片光提取效率的提升，进而提高了深紫外micro-led芯片的外量子效率。
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1.一种光子晶体增强出光的深紫外micro-LED芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的光子晶体增强出光的深紫外micro-LED芯片的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述p型空穴注入层包括下层的p-AlGaN层和上层的p-GaN层。
3.如权利要求1所述的光子晶体增强出光的深紫外micro-LED芯片的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述MESA台面为截锥体，顶部直径为20-90 μm。
4.如权利要求1所述的光子晶体增强出光的深紫外micro-LED芯片的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述光子晶体结构为圆柱状凸起的阵列结构。
5.如权利要求1所述的光子晶体增强出光的深紫外micro-LED芯片的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述有源层为多量子阱。
6.如权利要求5所述的光子晶体增强出光的深紫外micro-LED芯片的制备方法，其特征在于，所述有源层的量子阱的材料为AlxGa1-xN，其中0.4≤x≤0.5，厚度为1-3 nm；所述有源层的量子势垒的材料为AlyGa1-y
7.如权利要求1所述的光子晶体增强出光的深紫外micro-LED芯片的制备方法，其特征在于，所述Al基金属膜为对紫外光反射率大于90%的Al/Cr/Pt金属薄膜；其中，Al、Cr、Pt金属分别由下至上蒸镀于芯片上。
8.如权利要求7所述的光子晶体增强出光的深紫外micro-LED芯片的制备方法，其特征在于，所述Al基金属膜的Al层的厚度为1100-1300 nm，Cr层的厚度为40-60 nm，Pt层的厚度为40-60 nm；该Al基金属膜用于连接N电极，以及用于反射紫外光，提高芯片的光提取效率。
9.如权利要求1-8任意一项制备方法得到的光子晶体增强出光的深紫外micro-LED芯片。
...【技术特征摘要】
1.一种光子晶体增强出光的深紫外micro-led芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的光子晶体增强出光的深紫外micro-led芯片的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述p型空穴注入层包括下层的p-algan层和上层的p-gan层。
3.如权利要求1所述的光子晶体增强出光的深紫外micro-led芯片的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述mesa台面为截锥体，顶部直径为20-90 μm。
4.如权利要求1所述的光子晶体增强出光的深紫外micro-led芯片的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述光子晶体结构为圆柱状凸起的阵列结构。
5.如权利要求1所述的光子晶体增强出光的深紫外micro-led芯片的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述有源层为多量子阱。
6.如权利要求5所述的光子晶体增强出光的深紫外micro-led芯片的制备方法，其特征在于，所述有源层的量...
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