本发明专利技术涉及一种发光二极管及其制备方法，所述发光二极管包括第一导电半导体层，覆盖所述第一导电半导体层的有源层，覆盖所述有源层的第二导电半导体层，所述第一导电半导体层邻近所述有源层的一侧表面形成有多个高密度凸起，所述第一导电半导体层邻近所述发光二极管衬底的一侧形成多个空穴，所述第一导电半导体层与所述第二导电半导体层具有相反掺杂类型。本发明专利技术的发光二极管具有较大的发光面积并且能够降低第一导电半导体层中的位错密度，增加反射光强度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种发光二极管(Light Emitting Diode, LED)及其制备方法。
技术介绍
发光二极管由于具有寿命长、能耗低等优点，应用于各种领域，尤其随着其照明性能指标日益大幅提高，发光二极管在照明领域常用作发光装置。其中，以氮化镓(GaN)为代表的III-V族化合物半导体由于具有带隙宽、发光效率高、电子饱和漂移速度高、化学性质稳定等特点，在高亮度光电子器件领域有着巨大的应用潜力，引起了人们的广泛关注。请参阅图1，图1是一种现有技术的发光二极管的剖面结构示意图。所述发光二极管包括衬底11、缓冲层(buffer layer) 12、N型接触层(N contact layer) 13、N型覆盖层(N active layer) 14、有源层(light emitting layers) 15> P MSimM (P activelayer) 16> P型接触层(P contact layer) 17、与所述P型接触层17连接的正电极18以及与所述N型接触层13连接的负电极19。所述发光二极管是双异质(DoubleHeterogeneous，DH)结构的发光二极管，其中异质结构包括N型覆盖层14、有源层15和P型覆盖层16。所述有源层15为所述发光二极管的发光层。所述N型覆盖层14为N型掺杂氮化镓层，所述P型覆盖层16为P型掺杂氮化镓层。类似的，美国专利US 5777350也公布了一种氮化物半导体发光器件。然而，由于氮化镓体单晶很难获得，所以，目前氮化镓材料的生长主要通过在蓝宝石(Sapphire，AL2O3)衬底上进行异质外延的手段获得，最主要的外延生长技术有金属氧化物化学气相沉积(MOCVD)、分子束外延(MBE)以及卤化物气相外延(HVPE)等。由于蓝宝石衬底与氮化镓外延层存在很大的晶格失配(latticemismatch)和热胀失配，所以不可避免地会在氮化镓外延层中引入大量的位错(dislocation)。美国北卡罗来纳州立大学(NCSU)的研究人员最近提出了一种新的氮化镓生长方法，如图2到图4所示。首先，在蓝宝石衬底21上依次形成缓冲层22和氮化镓层23，所示氮化镓层23中存在大量位错24，如图2所示。然后，采用无掩膜感应耦合等离子反应刻蚀 (matchless inductively coupled plasma-reactive ion etching)白勺方式亥 Ijt虫所述氣化镓层23，使得所述氮化镓层23在邻近所述蓝宝石衬底21处形成纳米线(nanowires) 25， 如图3所示。采用外延生长技术(印itaxialovergrowth)，在所述氮化镓层23表面再生长外延氮化镓层26以覆盖所述纳米线25，由所述氮化镓层23和外延氮化镓层26形成的氮化镓层在邻近所述蓝宝石衬底21处形成空穴(void) 27。由于所述空穴27的存在，所述氮化镓层中的位错被吸收(dislocation trapping)，从而降低了所述氮化镓层的位错密度 (dislocationdensity)，有利于提高发光二极管的发光效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种既能增加发光面积又能提高发光效率的发光二极管。本专利技术的另一目的在于提供上述发光二极管的制备方法。一种发光二极管，包括第一导电半导体层，覆盖所述第一导电半导体层的有源层， 覆盖所述有源层的第二导电半导体层，所述第一导电半导体层邻近所述有源层的一侧表面形成有多个凸起，所述第一导电半导体层邻近所述发光二极管衬底的一侧形成多个空穴， 所述第一导电半导体层与所述第二导电半导体层具有相反掺杂类型。上述发光二极管优选的一种技术方案，所述发光二极管还包括衬底和设置于所述第一导电半导体层与所述衬底之间的缓冲层。上述发光二极管优选的一种技术方案，所述发光二极管还包括覆盖所述第二导电半导体层的接触层。上述发光二极管优选的一种技术方案，所述柱形凸起与所述空穴相间排列。上述发光二极管优选的一种技术方案，所述第一导电半导体层为N型掺杂氮化镓层或者N型掺杂氮化铝镓层，所述第二导电半导体层为P型掺杂氮化镓层或者P型掺杂氮化铝镓层。上述发光二极管优选的一种技术方案，所述凸起的侧面与所述第一导电半导体层的垂直方向的夹角范围是O到45度。上述发光二极管优选的一种技术方案，所述凸起为柱形凸起。上述发光二极管优选的一种技术方案，所述有源层为单一量子阱结构或多层量子阱结构。上述发光二极管优选的一种技术方案，所述量子阱结构包含两种或两种以上不同能带隙的异质结构。上述发光二极管优选的一种技术方案，所述有源层包括层叠设置的氮化铟镓层和氮化镓层。上述发光二极管优选的一种技术方案，所述有源层中的氮化铟镓层的厚度为2纳米，所述氮化镓层的厚度为10纳米。上述发光二极管优选的一种技术方案，所述凸起之间的距离范围是200纳米到 500纳米，所述凸起的高度范围是200纳米到1000纳米。一种发光二极管的制备方法，包括如下步骤提供一衬底，在所述衬底一侧形成导电半导体层；刻蚀所述导电半导体层，所述导电半导体层的表面形成纳米线；形成覆盖所述纳米线的外延导电半导体层，所述导电半导体层邻近所述衬底的一侧形成多个空穴，所述导电半导体层和所述外延导电半导体层形成第一导电半导体层；刻蚀所述外延导电半导体层，使所述外延导电半导体层的表面形成多个凸起；形成有源层，所述有源层覆盖所述外延导电半导体层具有凸起一侧的表面；在所述有源层表面覆盖第二导电半导体层，所述第二导电半导体层与所述第一导电半导体层具有相反掺杂类型。上述方法优选的一种技术方案，所述导电半导体层和所述外延导电半导体层为N 型掺杂氮化镓层或者N型掺杂氮化铝镓层，所述第二导电半导体层为P型掺杂氮化镓层或者P型掺杂氮化铝镓层。上述方法优选的一种技术方案，形成所述导电半导体层前，在所述衬底上形成缓冲层，所述导电半导体层覆盖所述缓冲层。上述方法优选的一种技术方案，在所述有源层表面覆盖第二导电半导体层后，在所述第二导电半导体层的表面形成接触层。上述方法优选的一种技术方案，采用无掩膜感应耦合等离子反应刻蚀的方式刻蚀所述导电半导体层。上述方法优选的一种技术方案，所述凸起的侧面与所述第一导电半导体层的垂直方向的夹角范围是0到45度。上述方法优选的一种技术方案，所述凸起为柱形凸起。上述方法优选的一种技术方案，所述有源层为单一量子阱结构或多层量子阱结构。上述方法优选的一种技术方案，所述量子阱结构包含两种或两种以上不同能带隙的异质结构。上述方法优选的一种技术方案，所述有源层包括层叠设置的氮化铟镓层和氮化镓层。上述方法优选的一种技术方案，所述有源层中的氮化铟镓层的厚度为2纳米，所述氮化镓层的厚度为10纳米。上述方法优选的一种技术方案，所述凸起之间的距离范围是200纳米到500纳米， 所述凸起的高度范围是200纳米到1000纳米。上述方法优选的一种技术方案，刻蚀所述第一导电半导体层形成凸起的步骤中， 刻蚀气体为三氯化硼和氯的混合物，腔室气压为10到30毫托，底板功率为200到400瓦， 线圈功率为100到200瓦。与现有技术相比，本专利技术的发光二极管包括第一导电半导体层、有源层和第二导电半导体层，第一导电半导体层邻近有源层的一侧表面形成有多个凸起，所述有源层本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种发光二极管，其特征在于，包括第一导电半导体层，覆盖所述第一导电半导体层的有源层，覆盖所述有源层的第二导电半导体层，所述第一导电半导体层邻近所述有源层的一侧表面形成有多个凸起，所述第一导电半导体层邻近所述发光二极管衬底的一侧形成多个空穴，所述第一导电半导体层与所述第二导电半导体层具有相反掺杂类型。
【技术特征摘要】
1.一种发光二极管，其特征在于，包括第一导电半导体层，覆盖所述第一导电半导体层的有源层，覆盖所述有源层的第二导电半导体层，所述第一导电半导体层邻近所述有源层的一侧表面形成有多个凸起，所述第一导电半导体层邻近所述发光二极管衬底的一侧形成多个空穴，所述第一导电半导体层与所述第二导电半导体层具有相反掺杂类型。2.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述发光二极管还包括衬底和设置于所述第一导电半导体层和所述衬底之间的缓冲层。3.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述发光二极管还包括覆盖所述第二导电半导体层的接触层。4.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述柱形凸起与所述空穴相间排列。5.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述第一导电半导体层为N型掺杂氮化镓层或者N型掺杂氮化铝镓层，所述第二导电半导体层为P型掺杂氮化镓层或者P型掺杂氮化铝镓层。6.如权利要求1到5中任意一项所述的发光二极管，其特征在于，所述凸起的侧面与所述第一导电半导体层的垂直方向的夹角范围是0到45度。7.如权利要求1到5中任意一项所述的发光二极管，其特征在于，所述凸起为柱形凸起。8.如权利要求1到5中任意一项所述的发光二极管，其特征在于，所述有源层为单一量子阱结构或多层量子阱结构。9.如权利要求8所述的发光二极管，其特征在于，所述量子阱结构包含两种或两种以上不同能带隙的异质结构。10.如权利要求1到5中任意一项所述的发光二极管，其特征在于，所述有源层包括层叠设置的氮化铟镓层和氮化镓层。11.如权利要求10所述的发光二极管，其特征在于，所述有源层中的氮化铟镓层的厚度为2纳米，所述氮化镓层的厚度为10纳米。12.如权利要求1到5中任意一项所述的发光二极管，其特征在于，所述凸起之间的距离范围是200纳米到500纳米，所述凸起的高度范围是200纳米到1000纳米。13.一种发光二极管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤提供一衬底，在所述衬底一侧形成导电半导体层；刻蚀所述导电半导体层，所述导电半导体层的表面形成纳米线；形成覆盖所述纳米线的外延导电半导体层，所述导电半导体层邻近所述衬底的一侧形成多个空穴，所述导电半导体层和所述外延导电半导体层形成第一导电半导体层；刻蚀所述外延导电半导体层，使...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖德元，王津洲，
申请(专利权)人：西安神光安瑞光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：87
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。