CN101593675A - 一种生长纳米折叠结构有源区外延片的方法 - Google Patents

Abstract

一种制备具有纳米折叠有源区结构外延片的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：先制备Al_xIn_yGa_zN材料模版，其中x+y+z＝1，0≤x，y，z≤1；步骤2：利用纳米加工技术，在AlInGaN材料模版上制作AlInGaN纳米柱阵列，该AlInGaN纳米柱阵列包括多个AlInGaN纳米柱；步骤3：在AlInGaN纳米柱阵列、AlInGaN纳米柱和AlInGaN材料模版的上表面生长具有纳米折叠结构的有源区层；步骤4：在具有纳米折叠结构的有源区层上生长带有纳米孔阵列的p型GaN层，该p型GaN层填满AlInGaN纳米柱阵列的缝隙，完成外延片的制作。

Description

一种生长纳米折叠结构有源区外延片的方法

技术领域

本发明涉及一种制备新型发光二极管有源区结构和拥有这种有冤屈结构的外延片的方法，具体涉及一种采用纳米加工技术制备在衬底模版上制备纳米柱阵列结构，然后在纳米柱的顶面和侧面生长制备发光二极管有源区，最终获得具有纳米折叠结构有源区发光二极管外延片的方法。

背景技术

发光二极管(LED)背光源的液晶显示屏已经逐渐进入了笔记本电脑和台式计算机等中小尺寸的显示器市场，为大功率红、绿、蓝和白光LED在半导体照明之外又开辟了一个很大的高端应用领域。但是，LED要想进一步满足显示屏、背光源、照明等高端应用的需求，从而代替冷阴极荧光灯、白炽灯等传统光源，实现200流明/瓦的目标，还必须要进一步提高其电光转换效率。只有进一步提高LED的电光转换效率，LED器件的成本才能逐步降低，其绿色、节能、环保的优势才能更好地体现出来。

提高三族氮化物基的LED器件的电光转化效率主要涉及到LED内部结构和外部结构的研究和优化设计两个方面。

其中，LED内部结构的优劣直接决定InGaN LED的内量子效率的高低。在量子阱有源区生长过程中，于精细控制生长条件的同时采用应变调控的方法可以很大程度上提高量子阱有源区的晶体质量和界面完整性，从而提高LED的内量子效率。量子阱中极化电场的存在也是一个降低内量子效率的因素。所以，研究在极性或者半极性GaN衬底上生长高效率LED，降低极化场对内量子效率的影响也是一个很重要的方向。此外高质量GaN衬底的应用不仅可以提高LED外延结构的晶体质量，提高LED的内量子效率，还使得制造垂直结构的LED器件得以实现。晶体质量的提高以及器件结构的改变，在为提高LED器件内、外量子效率奠定基础的同时，还可以进一步提高LED器件的抗静电能力，延长LED器件的使用寿命。

另外，LED的性能在很大程度上还与LED器件的外部结构息息相关。其中最重要的一个参数就是光萃取效率。解决内部全反射引起的LED器件出光效率低的问题的手段主要有三类，即器件几何形状的设计和加工、器件表面微结构设计和制备以及图形衬底的使用。其中通过设计器件几何形状或者采用各种角度的反射器来改变光传播的方向和方式的技术在红光LED中研究的已经相当深入。而采用图形衬底可以在提高LED器件出光效率的同时，还可以利用横向外延的生长原理降低外延材料的位错密度，改变外延层的应变状态，可谓一举多得。

器件表面微结构设计和加工的方法有很多。例如通过特殊材料生长手段在LED外延片表面生长高密度的V型坑或者丘状突起，从而破坏GaN表面和空气之间的界面平整度，降低光从GaN中传播到空气中时的反射。另外通过纳米加工技术在器件表面制作包括光子晶体、纳米柱或微透镜阵列等在内的各种微结构表面也是有效地提高LED出光效率的方法。作为一种简单有效同时又可能更适合于低成本、大批量加工的技术，器件表面微结构设计和加工在近年来得到了极大的关注。

国内外在制作纳米结构的LED器件方面已经有很多的研究和报道。这些研究工作分为两种。一种是自下而上的方法，即采用催化剂辅助或者不用催化剂的生长以及选区沉积生长的方法获得纳米柱阵列，进而制作LED器件。另外一种是采用自上而下的方法在外延层上利用各种刻蚀技术来制作纳米结构的材料。自上而下加工制作纳米结构的方法主要有聚焦离子束直接刻蚀，光刻和反应离子束(RIE)、耦合等离子体(ICP)以及湿法腐蚀相结合，纳米压印，纳米多孔材料掩模、自组织掩模等方法。

纳米结构材料相对于一般的体材料，有一系列显著的优势。纳米结构可以通过材料弛豫释放材料中的应力，这样就会使异质界面处材料间比较大的晶格失配得到一定程度的缓解，从而抑制位错的产生和攀移，在提高晶体质量的同时降低极化场对LED器件内量子效率的影响。由于半导体纳米结构材料在表面积增大的同时减小了空气和半导体界面处的反射，所以可以使光萃取效率得到显著的提高。如果合理地安排纳米结构的周期，能使得材料呈现光子晶体效应，还能使材料的性能得到进一步的改善。因此，采用纳米结构为制作高效率的LED器件提供了一种有效的途径。

在文献已报道的研究工作中，改进LED器件内部结构和外部结构的途径和方法往往是各自进行的，有时二者还可能是相互冲突的。本发明的特点在于涉及一种在改善内部结构，提高内量子效率的同时兼顾外部结构的优化，也提高外外量子效率的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备新型发光二极管有源区结构和拥有这种有冤屈结构的外延片的方法。本发明的特点在于提供一种在改善LED内部结构，提高内量子效率的同时兼顾LED外部结构的优化，提高外量子效率的方法。具体涉及这样一种利用纳米加工技术制作III族氮化物基纳米微结构LED器件方法，即用纳米加工技术方法先制作纳米柱阵列结构，然后在纳米柱的顶面和侧面生长LED的有源区结构，获得带有纳米折叠结构有源区的LED器件。这种带有纳米折叠结构的有源区不仅具有纳米柱阵列所具有的更大的表面积，有力于LED器件的出光效率的提高；同时纳米折叠有源区的InGaN量子阱的表面积也比平面结构有源区的大，可以发光的有源区的面积相应也比较大，有利于提高单位面积的发光强度。另外，采用纳米折叠结构以后，有源区生长时所受的压应力可以得到一定程度缓解，有利于有源区In组份的提高，并且纳米结构可以释放应力，阻止位错的进一步产生或运动，有力于提高有源区的晶体质量。更重要的是通过控制纳米加工工艺条件来控制纳米柱侧面的倾斜度，从而控制AlInGaN纳米柱侧面的极性，可以实现在GaN的非极性面或者半极性面上生长有源区结构，降低极化电场对量子阱发光效率的影响，进而为制造宽光谱或者单芯片白光LED提供一种新的方法。

本发明一种制备具有纳米折叠有源区结构外延片的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：先制备Al_xIn_yGa_zN材料模版，其中x+y+z＝1，0≤x，y，z≤1；

步骤2：利用纳米加工技术，在AlInGaN材料模版上制作AlInGaN纳米柱阵列，该AlInGaN纳米柱阵列包括多个AlInGaN纳米柱；

步骤3：在AlInGaN纳米柱阵列、AlInGaN纳米柱和AlInGaN材料模版的上表面生长具有纳米折叠结构的有源区层；

步骤4：在具有纳米折叠结构的有源区层上生长带有纳米孔阵列的p型GaN层，该p型GaN层填满AlInGaN纳米柱阵列的缝隙，完成外延片的制作。

其中所述的AlInGaN纳米柱的顶面和底面的形状是圆形、多边形或不规则的多边形。

其中所述的AlInGaN纳米柱的顶面和底面形状为相同或不同。

其中所述的Al InGaN纳米柱的顶面和底面面积为相同或不同。

其中所述的AlInGaN纳米柱的平均直径为0.001-100微米。

其中所述的AlInGaN纳米柱之间的平均距离为0.001-100微米。

本发明涉及的一种利用纳米加工技术制作III族氮化物基纳米微结构LED器件方法，即用纳米加工技术方法制作带有纳米折叠结构有源区的LED器件。采用带有纳米折叠结构的有源区主要有以下优点：a、纳米折叠有源区具有纳米柱阵列所具有的更大的表面积，有力于LED器件的出光效率的提高；b、纳米折叠有源区的InGaN量子阱的表面积也比平面结构有源区的大，可以发光的有源区的面积相应也比较大，有利于提高单位面积的发光强度；c、采用纳米折叠结构以后，有源区生长时所受的压应力可以得到一定程度缓解，有利于有源区In组份的提高；d、纳米结构可以释放应力，阻止位错的进一步产生或运动，有力于提高有源区的晶体质量；e、通过控制纳米加工工艺条件来控制纳米柱侧面的倾斜度，从而控制AlInGaN纳米柱侧面的极性，可以实现在GaN的非极性面或者半极性面上生长有源区结构，降低极化电场对量子阱发光效率的影响；f、采用纳米折叠有源区有可以制造宽光谱或者单芯片白光LED的潜力。

附图说明

为了更加明确地说明本发明的原理，下面以一种具体的实施例及附图来加以描述，其中：

图1是氮化镓材料模版示意图。

图2(a)是AlInGaN纳米柱阵列俯视图；图2(b)是AlInGaN纳米柱阵列前视图。

图3是纳米柱阵列上生长的纳米折叠结构有源区图；

图4(a)是带有纳米孔阵列结构的p型GaN层图；

图4(b)是带有纳米折叠结构有源区的LED外延片结构图。

具体实施方式

本发明的关键在于把利用纳米加工技术制作的纳米柱阵列模版引入LED外延片的生长过程，用纳米加工技术并结合材料生长的方法制作带有纳米折叠结构有源区的LED的外延片，从而达到既改善LED器件的内部结构、同时又改善LED器件的外部结构的目的。本发明涉及的折叠有源区LED结构外延片的制备主要有以下几个关键步骤：

步骤1：先制备Al_xIn_yGa_zN材料模版11，其中x+y+z＝1，0≤x，y，z≤1(图1)；

步骤2：利用纳米加工技术，在AlInGaN材料模版11上制作AlInGaN纳米柱阵列21，该AlInGaN纳米柱阵列21包括多个AlInGaN纳米柱22(图2)；所述的AlInGaN纳米柱22的顶面和底面的形状是圆形、多边形或不规则的多边形；所述的AlInGaN纳米柱22的顶面和底面形状为相同或不同；所述的AlInGaN纳米柱22的顶面和底面面积为相同或不同；所述的AlInGaN纳米柱22的平均直径为0.001-100微米；所述的AlInGaN纳米柱22之间的平均距离为0.001-100微米；

步骤3：在AlInGaN纳米柱阵列21、AlInGaN纳米柱22和AlInGaN材料模版11的上表面生长具有纳米折叠结构的有源区层31(图3)；

步骤4：在具有纳米折叠结构的有源区层31上生长带有纳米孔阵列的p型GaN层41，该p型GaN层41填满AlInGaN纳米柱阵列21的缝隙(图4)，完成外延片的制作。

实施例一：参见图1-图4所示。先制备并获得一个AlInGaN材料模版11；随后在AlInGaN材料模版上用化学汽相淀积方法制备1-1000纳米厚的SiO₂、SiN_x的介质膜；然后在介质膜上蒸镀一层金属，并通快速退火的方法使金属聚集成直径在10-200纳米左右的金属岛。利用金属岛作为掩模材料，用离子束刻蚀、耦合等离子体刻蚀的方法刻蚀AlInGaN材料模版，从而制作AlInGaN纳米柱阵列21，该纳米柱阵列21包括多个纳米柱22；然后在AlInGaN纳米柱阵列21和纳米柱22上生长具有纳米折叠结构的有源区层31，最后在具有纳米折叠结构的有源区层31上生长带有纳米孔阵列42的p型GaN层41，获得具有纳米折叠结构有源区的LED外延片；

实施例二：参见图1-图4所示。先制备并获得一个AlInGaN材料模版11；随后在AlInGaN材料模版上用化学汽相淀积方法制备1-1000纳米厚的SiO₂、SiN_x的介质膜；然后在介质膜上利用全息曝光、电子束曝光的方法制作模版图形；最后利用离子束刻蚀、耦合等离子体刻蚀方法刻蚀AlInGaN材料模版，从而制作AlInGaN纳米柱阵列21，该纳米柱阵列21包括多个纳米柱22；然后在AlInGaN纳米柱阵列21和纳米柱22上生长具有纳米折叠结构的有源区层31，最后在具有纳米折叠结构的有源区层31上生长带有纳米孔阵列42的p型GaN层41，获得具有纳米折叠结构有源区的LED外延片；

实施例三：参见图1-图4所示。先制备并获得一个AlInGaN材料模版11；随后利用激光扫描刻蚀技术刻蚀AlInGaN材料模版，从而制作AlInGaN纳米柱阵列21，该纳米柱阵列21包括多个22；然后在AlInGaN纳米柱阵列21和纳米柱22上生长具有纳米折叠结构的有源区层31，最后在具有纳米折叠结构的有源区层31上生长带有纳米孔阵列42的p型GaN层41，获得具有纳米折叠结构有源区的LED外延片；

使用例一：首先参见图1-图4所示，用金属有机物化学汽相淀积(MOCVD)方法在蓝宝石衬底上外延生长一层1-10微米厚的n型AlInGaN外延层，其中Al、In和Ga的组份值可以为0-1之间的任意值，获得AlInGaN材料模版11。其次利用包括实施例一至三在内的方法纳米加工技术对AlInGaN材料模版11进行加工，制作AlInGaN纳米柱阵列21和纳米柱22，其中AlInGaN纳米柱22的底面和侧面垂直、成0.1-90度的任意角度，顶面的形状为圆型、多边形。随后，把加工好的AlInGaN纳米柱阵列21和纳米柱22放入真空室内，在通NH₃保护的条件下升温到100-1800度之间，对AlInGaN纳米柱阵列进行退火以去除纳米加工过程对AlInGaN材料模版11引入的损伤；与此同时，通过退火对AlInGaN纳米柱阵列21和纳米柱22的侧面、顶面进行几何整形，使AlInGaN纳米柱阵列表面漏出的晶面更有利于随后的材料外延生长。再用MOCVD方法在退火后的AlInGaN纳米柱阵列21和纳米柱22上外延生长一层GaN材料，利用同质外延来进一步降低纳米加工对AlInGaN材料模版11的损伤，提高AlInGaN纳米柱阵列21和纳米柱22的晶体质量。接着，在Al InGaN纳米柱阵列21和纳米柱22上外延生长Al_xIn_yGa_1-x-yN/Al_aIn_bGa_1-a-bN单量子阱、多量子阱的有源区层31，通过控制外延生长时的温度、压力、流量、气相化学组分的比例、生长的时间保证量子阱有源区的晶体质量和发光波长。最后，利用MOCVD方法在有源区层31上利用横向外延的方法外延生长p型GaN层41，并控制生长参数使得p型GaN层41的表面平整光滑，达到器件制作的要求。

使用例二：首先参见图1-图4所示，用金属有机物化学汽相淀积(MOCVD)方法在碳化硅(SiC)衬底上外延生长一层1-10微米厚的n型AlInGaN外延层，其中Al、In和Ga的组份值可以为0-1之间的任意值，获得AlInGaN材料模版11。其次利用包括实施例一至三在内的方法纳米加工技术对AlInGaN材料模版进行加工，制作AlInGaN纳米柱阵列21和纳米柱22，其中AlInGaN纳米柱的底面和侧面垂直、成0.1-90度的任意角度，顶面的形状为圆型、多边形。随后，把加工好的AlInGaN纳米柱阵列21和纳米柱22放入真空室内，在通NH₃保护的条件下升温到100-1800度之间，对AlInGaN纳米柱阵列进行退火以去除纳米加工过程对AlInGaN材料模版引入的损伤；与此同时，通过退火对AlInGaN纳米柱阵列21和纳米柱22的侧面、顶面进行几何整形，使AlInGaN纳米柱阵列表面漏出的晶面更有利于随后的材料外延生长。再用MOCVD方法在退火后的AlInGaN纳米柱阵列21和纳米柱22上外延生长一层GaN材料，利用同质外延来进一步降低纳米加工对AlInGaN材料模版的损伤，提高AlInGaN纳米柱阵列21和纳米柱22的晶体质量。接着，在AlInGaN纳米柱阵列21和纳米柱22上外延生长Al_xIn_yGa_1-x-yN/Al_aIn_bGa_1-a-bN单量子阱、多量子阱的有源区层31，通过控制外延生长时的温度、压力、流量、气相化学组分的比例、生长的时间保证量子阱有源区的晶体质量和发光波长。最后，利用MOCVD方法在有源区层31上利用横向外延的方法外延生长p型GaN层41，并控制生长参数使得p型GaN层41的表面平整光滑，达到器件制作的要求。

使用例三：首先，用金属有机物化学汽相淀积(MOCVD)方法在硅(Si)衬底上外延生长一层1-10微米厚的n型AlInGaN外延层，其中Al、In和Ga的组份值可以为0-1之间的任意值，获得AlInGaN材料模版11。其次利用包括实施例一至三在内的方法纳米加工技术对AlInGaN材料模版进行加工，制作AlInGaN纳米柱阵列21和纳米柱22，其中AlInGaN纳米柱的底面和侧面垂直、成0.1-90度的任意角度，顶面的形状为圆型、多边形。随后，把加工好的AlInGaN纳米柱阵列21和纳米柱22放入真空室内，在通NH₃保护的条件下升温到100-1800度之间，对AlInGaN纳米柱阵列进行退火以去除纳米加工过程对AlInGaN材料模版引入的损伤；与此同时，通过退火对AlInGaN纳米柱阵列21和纳米柱22的侧面、顶面进行几何整形，使AlInGaN纳米柱阵列表面漏出的晶面更有利于随后的材料外延生长。再用MOCVD方法在退火后的Al InGaN纳米柱阵列21和纳米柱22上外延生长一层GaN材料，利用同质外延来进一步降低纳米加工对AlInGaN材料模版的损伤，提高AlInGaN纳米柱阵列21和纳米柱22的晶体质量。接着，在AlInGaN纳米柱阵列21和纳米柱22上外延生长Al_xIn_yGa_1-x-yN/Al_aIn_bGa_1-a-bN单量子阱、多量子阱的有源区层31，通过控制外延生长时的温度、压力、流量、气相化学组分的比例、生长的时间保证量子阱有源区的晶体质量和发光波长。最后，利用MOCVD方法在有源区层31上利用横向外延的方法外延生长p型GaN层41，并控制生长参数使得p型GaN层41的表面平整光滑，达到器件制作的要求。

使用例四：首先，用金属有机物化学汽相淀积(MOCVD)方法在氮化镓(GaN)自支撑衬底上外延生长一层1-10微米厚的n型AlInGaN外延层，其中Al、In和Ga的组份值可以为0-1之间的任意值，获得AlInGaN材料模版11。其次利用包括实施例一至三在内的方法纳米加工技术对AlInGaN材料模版进行加工，制作AlInGaN纳米柱阵列21和纳米柱22，其中AlInGaN纳米柱的底面和侧面垂直、成0.1-90度的任意角度，顶面的形状为圆型、多边形。随后，把加工好的AlInGaN纳米柱阵列21和纳米柱22放入真空室内，在通NH₃保护的条件下升温到100-1800度之间，对AlInGaN纳米柱阵列进行退火以去除纳米加工过程对AlInGaN材料模版引入的损伤；与此同时，通过退火对AlInGaN纳米柱阵列21和纳米柱22的侧面、顶面进行几何整形，使AlInGaN纳米柱阵列表面漏出的晶面更有利于随后的材料外延生长。再用MOCVD方法在退火后的AlInGaN纳米柱阵列21和纳米柱22上外延生长一层GaN材料，利用同质外延来进一步降低纳米加工对AlInGaN材料模版的损伤，提高AlInGaN纳米柱阵列21和纳米柱22的晶体质量。接着，在AlInGaN纳米柱阵列21和纳米柱22上外延生长Al_xIn_yGa_1-x-yN/Al_aIn_bGa_1-a-bN单量子阱、多量子阱的有源区层31，通过控制外延生长时的温度、压力、流量、气相化学组分的比例、生长的时间保证量子阱有源区的晶体质量和发光波长。最后，利用MOCVD方法在有源区层31上利用横向外延的方法外延生长p型GaN层41，并控制生长参数使得p型GaN层41的表面平整光滑，达到器件制作的要求。

使用例五：首先，用金属有机物化学汽相淀积(MOCVD)方法在SOI衬底上外延生长一层1-10微米厚的n型AlInGaN外延层，其中Al、In和Ga的组份值可以为0-1之间的任意值，获得AlInGaN材料模版11。其次利用包括实施例一至三在内的方法纳米加工技术对AlInGaN材料模版进行加工，制作AlInGaN纳米柱阵列21和纳米柱22，其中AlInGaN纳米柱的底面和侧面垂直、成0.1-90度的任意角度，顶面的形状为圆型、多边形。随后，把加工好的AlInGaN纳米柱阵列21和纳米柱22放入真空室内，在通NH₃保护的条件下升温到100-1800度之间，对AlInGaN纳米柱阵列进行退火以去除纳米加工过程对AlInGaN材料模版引入的损伤；与此同时，通过退火对AlInGaN纳米柱阵列21和纳米柱22的侧面、顶面进行几何整形，使AlInGaN纳米柱阵列表面漏出的晶面更有利于随后的材料外延生长。再用MOCVD方法在退火后的AlInGaN纳米柱阵列21和纳米柱22上外延生长一层GaN材料，利用同质外延来进一步降低纳米加工对AlInGaN材料模版的损伤，提高AlInGaN纳米柱阵列21和纳米柱22的晶体质量。接着，在AlInGaN纳米柱阵列21和纳米柱22上外延生长Al_xIn_yGa_1-x-yN/Al_aIn_bGa_1-a-bN单量子阱、多量子阱的有源区层31，通过控制外延生长时的温度、压力、流量、气相化学组分的比例、生长的时间保证量子阱有源区的晶体质量和发光波长。最后，利用MOCVD方法在有源区层31上利用横向外延的方法外延生长p型GaN层41，并控制生长参数使得p型GaN层41的表面平整光滑，达到器件制作的要求。

使用例六：首先，用金属有机物化学汽相淀积(MOCVD)方法在衬底上外延生长一层1-10微米厚的n型AlInGaN外延层，其中Al、In和Ga的组份值可以为0-1之间的任意值，获得AlInGaN材料模版11。其次利用包括实施例一至三在内的方法纳米加工技术对AlInGaN材料模版进行加工，制作AlInGaN纳米柱阵列21和纳米柱22，其中AlInGaN纳米柱的底面和侧面成0.1-90度的任意角度，顶面的形状为圆型、多边形。随后，把加工好的AlInGaN纳米柱阵列21和纳米柱22放入AlInGaN材料的腐蚀液中，并把腐蚀液加温到30-900度之间，以去除纳米加工过程对AlInGaN材料模版引入的损伤。再用MOCVD方法在退火后的AlInGaN纳米柱阵列21和纳米柱22上外延生长一层AlInGaN材料，利用同质外延来进一步降低纳米加工对AlInGaN材料模版的损伤，提高AlInGaN纳米柱阵列21和纳米柱22的晶体质量。接着，在AlInGaN纳米柱阵列21和纳米柱22上外延生长Al_xIn_yGa_1-x-yN/Al_aIn_bGa_1-a-bN单量子阱、多量子阱的有源区层31，通过控制外延生长时的温度、压力、流量、气相化学组分的比例、生长的时间保证量子阱有源区的晶体质量和发光波长。最后，利用MOCVD方法在有源区层31上利用横向外延的方法外延生长p型GaN层41，并控制生长参数使得p型GaN层41的表面平整光滑，达到器件制作的要求。

本发明公开了一种能在改善LED内部结构，提高内量子效率的同时兼顾LED外部结构的优化，提高外外量子效率的方法。具体涉及这样一种利用纳米加工技术制作III族氮化物基纳米微结构LED器件方法，即先制备如图1中所示的AlInGaN材料模版11。然后利用纳米加工技术对AlInGaN材料模版进行加工，制作出如图2(a)所示的AlInGaN纳米柱阵列21，其中剩余平板状的AlInGaN材料模版11用于连接和支撑AlInGaN纳米柱22组成的阵列。随后在如图2所示的AlInGaN纳米柱阵列上继续生长制备具有纳米折叠结构的有源区层31，如图3所示。其中有源区层31覆盖了剩余平板状的AlInGaN材料模版21露出的所有表面和AlInGaN纳米柱的上表面和侧面。最后在有源区层的上面生长带有纳米孔42阵列结构的p型GaN层41(如图4)。完成上述步骤以后就可以获得具有纳米折叠结构有源区的外延片，利用这种外延片可以制作更高效率的LED器件。

具体来讲，就是制备一定厚度的如图1中所示的AlInGaN材料模版11。然后利用纳米加工技术对AlInGaN材料模版11进行加工，制作出如图2(a)所示的AlInGaN纳米柱阵列21和纳米柱22，其中剩余平板状的AlInGaN材料模版21用于连接和支撑AlInGaN纳米柱22组成的阵列。随后在如图2所示的AlInGaN纳米柱阵列21和纳米柱22上继续生长制备具有纳米折叠结构的有源区层31，如图3所示。其中有源区层31覆盖了剩余平板状的AlInGaN材料模版21露出的所有表面和AlInGaN纳米柱22的上表面和侧面。最后在有源区层的上面生长带有纳米孔42阵列结构的p型GaN层41(如图4)。完成上述步骤以后就可以获得具有纳米折叠结构有源区的外延片，利用这种外延片可以制作更高效率的LED器件。

Claims (6)

1、一种制备具有纳米折叠有源区结构外延片的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：先制备Al_xIn_yGa_zN材料模版，其中x+y+z＝1，0≤x，y，z≤1；

步骤2：利用纳米加工技术，在AlInGaN材料模版上制作AlInGaN纳米柱阵列，该AlInGaN纳米柱阵列包括多个AlInGaN纳米柱；

步骤3：在AlInGaN纳米柱阵列、AlInGaN纳米柱和AlInGaN材料模版的上表面生长具有纳米折叠结构的有源区层；

步骤4：在具有纳米折叠结构的有源区层上生长带有纳米孔阵列的p型GaN层，该p型GaN层填满AlInGaN纳米柱阵列的缝隙，完成外延片的制作。

2、根据权利要求1所述的制备具有纳米折叠有源区结构外延片的方法，其特征在于，其中所述的AlInGaN纳米柱的顶面和底面的形状是圆形、多边形或不规则的多边形。

3、根据权利要求1或2所述的制备具有纳米折叠有源区结构外延片的方法，其特征在于，其中所述的AlInGaN纳米柱的顶面和底面形状为相同或不同。

4、根据权利要求1或2所述的制备具有纳米折叠有源区结构外延片的方法，其特征在于，其中所述的AlInGaN纳米柱的顶面和底面面积为相同或不同。

5、根据权利要求1或2所述的制备具有纳米折叠有源区结构外延片的方法，其特征在于，其中所述的AlInGaN纳米柱的平均直径为0.001-100微米。

6、根据权利要求1或2所述的制备具有纳米折叠有源区结构外延片的方法，其特征在于，其中所述的AlInGaN纳米柱之间的平均距离为0.001-100微米。

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