CN106449902B - 在发光二极管芯片的量子阱附近制备纳米金属结构的方法 - Google Patents
在发光二极管芯片的量子阱附近制备纳米金属结构的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106449902B CN106449902B CN201610821348.6A CN201610821348A CN106449902B CN 106449902 B CN106449902 B CN 106449902B CN 201610821348 A CN201610821348 A CN 201610821348A CN 106449902 B CN106449902 B CN 106449902B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nano
- nanosphere
- layer
- etching
- gan
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 32
- 239000002077 nanosphere Substances 0.000 claims abstract description 44
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 26
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 41
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 claims description 30
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 21
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 18
- 239000002061 nanopillar Substances 0.000 claims description 17
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 16
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 14
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 13
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 12
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 claims description 11
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 claims description 10
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 10
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 8
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 8
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims description 7
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 claims description 6
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 claims description 6
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 4
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 claims description 4
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 3
- 229910015844 BCl3 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 2
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 2
- FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N trichloroborane Chemical compound ClB(Cl)Cl FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims 1
- PQTCMBYFWMFIGM-UHFFFAOYSA-N gold silver Chemical group [Ag].[Au] PQTCMBYFWMFIGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000011160 research Methods 0.000 abstract description 8
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 abstract description 7
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 18
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 4
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 241000209094 Oryza Species 0.000 description 3
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 3
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 3
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 3
- 238000003491 array Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000006101 laboratory sample Substances 0.000 description 2
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 229910003978 SiClx Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000013039 cover film Substances 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
- H01L33/0066—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound
- H01L33/007—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound comprising nitride compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/04—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction
- H01L33/06—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction within the light emitting region, e.g. quantum confinement structure or tunnel barrier
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/20—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
- H01L33/22—Roughened surfaces, e.g. at the interface between epitaxial layers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种在发光二极管芯片的量子阱附近制备纳米金属结构的方法。该工艺方法主要是：先利用纳米球掩膜刻蚀技术，在P‑GaN层刻蚀出相应的纳米凹槽，然后沉积金属和电流隔离层，最后去掉相关的纳米球掩膜，这样金属纳米颗粒和电流隔离层可以填在纳米凹槽内，最后利用常规的工艺制作电极。结果表明，本发明的方法能有效的在LED芯片的量子阱附近制备金属纳米结构，为研究表面等离子体LED提供一种有效而简便的方法。
Description
技术领域
本发明属于涉及一种在发光二极管(LED)芯片的量子阱附近制备纳米金属结构的方法，其工艺可以制作成为具有表面等离子体增强效应的LED。
背景技术
利用表面等离子体(surface plasmons,SPs)技术提高LED的出光效率也是当前研究的热点问题。主要是由于SPs具有特殊的性质，一方面，它可以用于提高LED的萃取效率，其原理是通过合适的金属微纳结构，使大于全内反射角而不能辐射出去的光激发SPs，然后使SPs再转化为光把能量辐射出去。另一方面，由于SPs具有很强的局域场特性，在共振时SPs有很高的态密度，这能够影响发光中心的辐射速率，从而提高发光中心的内量子效率，这非常合适用于提高一些内量子效率较低的芯片，例如绿光LED芯片。
局域等离子体(localized surface plasmon,LSP)往往具有更高的增强效率，因此纳米金属颗粒常常被应用于增强LED光发射效率。Park等人设计了一个与通常多量子阱LED略有不同的样品，他们把用于产生SPs效应的银粒子沉积于n-GaN和多量子阱之间，这样可以有效地解决p-GaN的厚度与SPs有效耦合距离的问题(Adv Mater.,2008,20:1253)。实验结果显示，与没有沉积银粒子的样品相比，有银粒子的样品的时间分辨光谱技术表明了其自发辐射速率得到了较大的提高。但是由于生产半导体材料的温度环境问题，大部分的银粒子会被蒸发掉，所以最后只获得1.3倍左右的蓝光增强。Park研究小组同样把这个技术应用于p-GaN上，他们也尝试了把用于产生SPs效应的银粒子沉积于p-GaN和多量子阱之间，实验上获得38％的光输出增强(Nanotechnology,2010,21：205201)。
利用SPs效应提高LED的发光效率引起了当前许多研究小组的兴趣，并且取得了许多引人注目的成果。SPs效应提高发光效率涉及比较多的研究内容，这主要包括如何设计金属纳米结构，使得它与量子阱的发光频率共振并且具有高的散射效率；还包括如何在量子阱的附近制备该金属纳米结构。特别是后者，由于SPs效应的有效作用距离仅为几十个纳米，因此许多研究小组要获得比较好的结果一般需要使用比较复杂的生长工艺(Nanotechnology,2008,19:345201)。
因此，如何使用低成本的纳米技术在发光量子阱附近制备合适的金属纳米结构，从而利用SPs效应提高LED的发光效率，仍是一个值得研究科研问题。本
发明内容
本发明的目的在于提供一种在发光二极管(LED)芯片的量子阱附近制备纳米金属结构的方法，主要使用的是纳米球掩膜刻蚀沉积技术，能够在量子阱附近制备合适的金属纳米结构，从而避免复杂的生长工艺。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。一种在发光二极管(LED)芯片的量子阱附近制备纳米金属结构的方法，首先，利用纳米球掩膜刻蚀技术，在P-GaN层刻蚀出相应的纳米凹槽，然后沉积金属和电流隔离层，最后去掉相关的纳米球掩膜，这样金属纳米颗粒和电流隔离层可以填在纳米凹槽内，最后利用常规的工艺制作电极。
本发明提出一种在发光二极管(LED)芯片的量子阱附近制备纳米金属结构的方法，具体包括以下步骤：
1)首先，在平面结构的LED芯片的P-GaN层制备单层密排的纳米球，可以先利用氧等离子体刻蚀PS纳米球，控制纳米柱的间隙，接着利用ICP进行刻蚀，刻蚀出周期性的P-GaN纳米柱阵列，那么纳米柱之间就有间隙结构；
2)在去掉纳米球掩膜前，利用电子束蒸发或者是磁控溅射进行沉积金属，沉积厚度大约为10-20nm，然后再利用电子束蒸发或者是磁控溅射进行沉积电流隔离层，沉积厚度大约为10-20nm；
3)去掉纳米球掩膜，最终在p-GaN层获得周期性的纳米柱阵列结构，并且纳米柱的间隙有金属纳米颗粒和电流隔离层颗粒结构；
4)沉积约300-400nm的ITO作为透明电极，然后进行常规的厚金电极工艺处理，包括涂光刻胶，第一次曝光，湿刻ITO，ICP刻GaN台阶，去胶，再涂光刻胶；第二次曝光，镀厚金等，从而完成制作厚金电极的制作。最终获得具有表面等离子体增强效应的LED成品。
本发明的制备工艺方法，步骤a中，在P-GaN层制备单层密排的纳米球，所述纳米球可以是单分散的聚苯乙烯微球(Polystyrene，PS)、单分散的二氧化硅微球，所述单分散的微球直径在200nm-2um之间。
本发明的制备工艺方法，先根据预设计的银纳米颗粒的尺寸，利用氧等离子体刻蚀PS纳米球模板，接着利用反应耦合等离子体进行刻蚀，刻蚀出周期性的P-GaN纳米柱阵列，那么纳米柱之间就有间隙结构。根据p-GaN层的厚度，利用反应耦合等离子体进行刻蚀，如果p-GaN层的厚度为150nm，刻蚀深度大约为130-140nm左右。
本发明的制备工艺方法，利用干刻法进行刻蚀，刻蚀时使用的气体选自BCl3、Cl2、Ar之一或者几种的组合。
步骤2)中，利用电子束蒸发或者是磁控溅射进行沉积金属，对于发光波长属于蓝光区域的LED，可以沉积银，对于发光波长属于绿光的可以沉积金；然后再利用电子束蒸发或者是磁控溅射进行沉积电流隔离层，隔离层可以是二氧化硅或者是氮化硅或者是其他不导电的介质薄膜。
步骤2)中，在去掉PS掩膜前，进行沉积金属银纳米颗粒工艺处理，利用电子束蒸镀沉积银的厚度为10-20nm左右；接着沉积10-20nm左右的二氧化硅或者氮化硅或者其他的非导电物。
步骤3)中，当选择的纳米球掩膜为PS纳米球时，去掉纳米球掩膜，可以在氯仿中超声，去掉PS纳米球掩膜。
另外，本发明还提供了一种由上述在发光二极管芯片的量子阱附近制备纳米金属结构的方法制备得到的发光二极管芯片。
借由上述技术方案，本发明具有的优点是：
1、本发明主要使用的是纳米球掩膜刻蚀沉积技术，能够在量子阱附近制备合适的金属纳米结构，从而避免复杂的生长工艺。
2、本发明的制备方法巧妙，成本廉价，可以大批量生产。
3、本发明的制备方法制备的产品有望提高LED芯片的出光效率。
附图说明
以下结合附图及实施例对本制备工艺做进一步说明：
图1(a)～图1(f)显示的是本发明的制备工艺流程结构简图。
图2是工艺步骤框图。
图3是实施例1的LED芯片产品，其先氧等离子体刻蚀PS纳米球7秒，然后ICP刻蚀25s，蒸镀10nm银膜+30nm二氧化硅，所得样品的截面的电镜图。
图4是是实施例2的LED芯片产品，先氧等离子体刻蚀PS纳米球11秒，然后ICP刻蚀25s，蒸镀10nm银膜+30nm二氧化硅，所得样品的截面的电镜图。
图中标示如下：
101-衬底；102-非掺杂GaN；103-n掺杂GaN；104-多量子阱；105-p掺杂GaN；106-ITO透明电极；107-p厚金属电极；108-n厚金属电极；1091-间隙中的银纳米颗粒；1092-间隙中的二氧化硅颗粒；111-ps纳米球。
具体实施方式
如图1-2所示，一种成本廉价、可以大批量生产具有表面等离子体效应的LED芯片的制备工艺方法，具体包括以下步骤：
1)在平面结构LED芯片的p-GaN层制备单层密排的聚苯乙烯(Polystyrene，PS)纳米球作为掩膜；
2)利用氧等离子体先刻蚀PS球，控制PS纳米球的尺寸，从而控制纳米柱的间隙，可以控制银纳米颗粒的尺寸；
3)根据p-GaN层的厚度，利用反应耦合等离子体(Inductively Coupled Plasma，ICP)进行刻蚀，如果p-GaN层的厚度为150nm，刻蚀深度大约为130-140nm左右；
4)在去掉PS掩膜前，进行沉积金属银的工艺处理，沉积银的厚度为10-20nm左右；
5)接着沉积10-20nm左右的二氧化硅或者氮化硅或者其他的非导电物；
6)在氯仿中超声，去掉PS纳米球掩膜；
7)最终在p-GaN层获得周期性的纳米柱阵列结构，并且纳米柱的间隙有银纳米颗粒和二氧化硅纳米颗粒结构；
8)进行常规的厚金电极工艺处理，最终获得具有SP增强效应的LED成品。
以下通过具体较佳实施例结合附图对本发明的制备工艺方法作进一步向详细说明，但本发明并不仅限于以下的实施例。
实施例1
下面结合附图和实施例对一种提高LED芯片出光效率的制备工艺方法进一步说明。一种LED基片的结构如下：在蓝宝石衬底101上沉积一层非掺杂GaN102，再生长一层n掺杂GaN103，然后生长多量子阱104，最后生长p掺杂GaN105。
在LED基片的基础上，本发明的制备工艺方法其步骤如下：
1)首先，在平面结构的LED芯片的P-GaN层105上制备单层密排的纳米球111，如图1(a)所示。可以先利用氧等离子体对PS纳米球掩膜进行刻蚀，如图1(b)所示，实例1中氧等离子体刻蚀PS纳米球7秒。接着利用ICP进行刻蚀，刻蚀出周期性的P-GaN纳米柱阵列，那么纳米柱之间就有间隙结构，如图1(c)所示。通过改变ICP刻蚀时间可以有效地控制p型GaN层纳米柱阵列的高度，我们实验样品的P-GaN的厚度约为150nm，实例1中我们选择ICP刻蚀的时间为25S，所以我们ICP刻蚀的凹槽的深度约为130-140nm左右。
2)由于我们实验中使用的是蓝光LED芯片，所以我们选择银金属来实现SP增强LED的发光效率。在去掉纳米球掩膜前，利用电子束蒸发进行沉积金属银，沉积厚度大约为10nm，然后再利用磁控溅射进行沉积电流隔离层二氧化硅，沉积厚度大约为30nm，此时所得的结构如图1(d)所示。
3)在氯仿中超声去掉纳米球掩膜，最终在p-GaN层获得周期性的纳米柱阵列结构，并且纳米柱的间隙有金属纳米颗粒和电流隔离层颗粒结构，如图1(e)所示。
图2是先氧等离子体刻蚀PS纳米球7秒，然后ICP刻蚀25s，蒸镀10nm银膜+30nm二氧化硅，所得样品的截面的电镜图。
4)沉积约300-400nm的ITO106作为透明电极，然后再进行常规的加电极处理，例如涂光刻胶，第一次曝光，湿刻ITO，ICP刻GaN台阶，去胶，再涂光刻胶，第二次曝光，镀p厚金107和n厚金108等，从而完成制作厚金电极的制作。
最终获得具有表面等离子体增强效应的LED成品，纳米凹槽内分别沉积有银纳米颗粒1091和二氧化硅1092，如图1(f)所示。
实施例2
在LED基片的基础上，本发明的制备工艺方法其步骤如下：
1)首先，在平面结构的LED芯片的P-GaN层105上制备单层密排的纳米球111，如图1(a)所示。可以先利用氧等离子体对PS纳米球掩膜进行刻蚀，如图1(b)所示，实例2中氧等离子体刻蚀PS纳米球11秒。。接着利用ICP进行刻蚀，刻蚀出周期性的P-GaN纳米柱阵列，那么纳米柱之间就有间隙结构，如图1(c)所示。通过改变ICP刻蚀时间可以有效地控制p型GaN层纳米柱阵列的高度，我们实验样品的P-GaN的厚度约为150nm，实例2中我们选择ICP刻蚀的时间为25S，所以我们ICP刻蚀的凹槽的深度约为130-140nm左右。
2)由于我们实验中使用的是蓝光LED芯片，所以我们选择银金属来实现SP增强LED的发光效率。在去掉纳米球掩膜前，利用电子束蒸发进行沉积金属银，沉积厚度大约为10nm，然后再利用磁控溅射进行沉积电流隔离层二氧化硅，沉积厚度大约为30nm，此时所得的结构如图1(d)所示。
3)在氯仿中超声去掉纳米球掩膜，最终在p-GaN层获得周期性的纳米柱阵列结构，并且纳米柱的间隙有金属纳米颗粒和电流隔离层颗粒结构，如图1(e)所示。
图3是先氧等离子体刻蚀PS纳米球11秒，然后ICP刻蚀25s，蒸镀10nm银膜+30nm二氧化硅，所得样品的截面的电镜图。
4)沉积约300-400nm的ITO106作为透明电极，然后再进行常规的加电极处理，例如涂光刻胶，第一次曝光，湿刻ITO，ICP刻GaN台阶，去胶，再涂光刻胶，第二次曝光，镀p厚金107和n厚金108等，从而完成制作厚金电极的制作。最终获得具有表面等离子体增强效应的LED成品，纳米凹槽内分别沉积银纳米颗粒1091和二氧化硅1092，如图1(f)所示。
综上所述，本发明主要是开发一种能在LED芯片的量子阱附近制备金属纳米结构的有效而低成本的方法，从而避免了复杂昂贵的生长工艺。
为了表明该方法的有效性，图3和图4分别表示实验中所得的电镜图。图示结果表明，该方法有效的在量子阱附近制备金属纳米结构，为研究表面等离子体LED提供一种有效而简便的方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种在发光二极管芯片的量子阱附近制备纳米金属结构的方法，其特征在于：主要是先利用纳米球掩膜刻蚀技术，在P-GaN层刻蚀出相应的纳米凹槽，然后沉积金属和电流隔离层，最后去掉相关的纳米球掩膜，这样金属纳米颗粒和电流隔离层填在纳米凹槽内，最后利用常规的工艺制作电极；具体包括以下步骤：
a、在平面结构LED芯片的P-GaN层制备单层密排的纳米球作为掩膜；
b、在去掉纳米球掩膜前，利用电子束蒸发或者是磁控溅射进行沉积金属，沉积厚度为10-20nm，然后再利用电子束蒸发或者是磁控溅射进行沉积电流隔离层，沉积厚度为10-20nm；
c、去掉纳米球掩膜，最终在p-GaN层获得周期性的纳米柱阵列结构，并且纳米柱的间隙有金属纳米颗粒和电流隔离层颗粒结构；
d、进行常规的厚金电极工艺处理，最终获得具有表面等离子体增强效应的LED成品。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤a中，在P-GaN层制备单层密排的纳米球，所述纳米球可以是单分散的聚苯乙烯微球(Polystyrene，PS)、单分散的二氧化硅微球，所述单分散的微球直径在200nm-2um之间。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤a中，根据设计所需银纳米颗粒的尺寸，可以先利用氧等离子体刻蚀PS纳米球，接着利用反应耦合等离子体(ICP)进行刻蚀，可以在P-GaN层刻蚀出周期性的纳米柱阵列，那么在纳米柱之间就存在间隙结构。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：根据p-GaN层的厚度，利用反应耦合等离子体进行刻蚀，如果p-GaN层的厚度为150nm，刻蚀深度为130-140nm左右。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：利用干刻法进行刻蚀，刻蚀时使用的气体选自BCl3、Cl2、Ar之一或者几种的组合。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤b中，利用电子束蒸发或者是磁控溅射进行沉积金属，对于发光波长属于蓝光区域的LED，可以沉积银，对于发光波长属于绿光的可以沉积金；然后再利用电子束蒸发或者是磁控溅射进行沉积电流隔离层，隔离层可以是二氧化硅或者是氮化硅或者是其他不导电的介质薄膜。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：在去掉PS掩膜前，进行沉积金属银的工艺处理，沉积银的厚度为10-20nm；接着沉积10-20nm左右的二氧化硅或者氮化硅或者其他的非导电物。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤c中，当选择的纳米球掩膜为PS纳米球时，去掉纳米球掩膜，或在氯仿中超声，去掉PS纳米球掩膜。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤d中，沉积300-400nm的ITO作为透明电极，然后进行常规的厚金电极工艺处理，包括涂光刻胶，第一次曝光，湿刻ITO，ICP刻GaN台阶，去胶，再涂光刻胶；第二次曝光，镀厚金，完成厚金电极的制作。
10.权利要求1-9中任一项所述的在发光二极管芯片的量子阱附近制备纳米金属结构的方法制备得到的发光二极管芯片。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610821348.6A CN106449902B (zh) | 2016-09-13 | 2016-09-13 | 在发光二极管芯片的量子阱附近制备纳米金属结构的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610821348.6A CN106449902B (zh) | 2016-09-13 | 2016-09-13 | 在发光二极管芯片的量子阱附近制备纳米金属结构的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106449902A CN106449902A (zh) | 2017-02-22 |
| CN106449902B true CN106449902B (zh) | 2018-04-17 |
Family
ID=58168041
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610821348.6A Active CN106449902B (zh) | 2016-09-13 | 2016-09-13 | 在发光二极管芯片的量子阱附近制备纳米金属结构的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106449902B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107731972A (zh) * | 2017-10-24 | 2018-02-23 | 江门市奥伦德光电有限公司 | 一种长条阵列式纳米发光二极管及其制备方法 |
| CN108281517B (zh) * | 2018-01-26 | 2020-06-16 | 厦门市三安光电科技有限公司 | 一种发光二极管的制作方法 |
| CN108346721B (zh) * | 2018-01-26 | 2020-09-22 | 厦门市三安光电科技有限公司 | 一种发光二极管的制作方法 |
| CN108550450B (zh) * | 2018-04-19 | 2019-12-13 | 中国科学院新疆理化技术研究所 | 一种具有绝热缓冲层结构的热敏薄膜制备方法 |
| CN108767073B (zh) * | 2018-06-20 | 2020-05-22 | 西安交通大学 | 一种表面等离激元增强半导体有源器件及其制造方法 |
| CN115000264A (zh) * | 2022-05-26 | 2022-09-02 | 京东方科技集团股份有限公司 | 发光器件及其制备方法、显示装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101740702A (zh) * | 2009-12-02 | 2010-06-16 | 武汉华灿光电有限公司 | 基于ZnO纳米球的GaN基发光二极管表面粗化方法 |
| CN103840059A (zh) * | 2012-11-22 | 2014-06-04 | 海洋王照明科技股份有限公司 | 白光led芯片及其制备方法 |
| CN105845791A (zh) * | 2016-05-30 | 2016-08-10 | 广东技术师范学院 | 一种高效率纳米结构led及其设计和制备方法 |
-
2016
- 2016-09-13 CN CN201610821348.6A patent/CN106449902B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106449902A (zh) | 2017-02-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106449902B (zh) | 在发光二极管芯片的量子阱附近制备纳米金属结构的方法 | |
| CN103928580B (zh) | 发光器件 | |
| TWI565114B (zh) | Organic light emitting diode, manufacturing method of organic light emitting diode, image display device and lighting device | |
| Wei et al. | Selectively grown photonic crystal structures for high efficiency InGaN emitting diodes using nanospherical-lens lithography | |
| Fan et al. | Improving the performance of light-emitting diodes via plasmonic-based strategies | |
| CN103490018B (zh) | 有机电致发光器件及其制备方法 | |
| CN102280545A (zh) | 硅基光发射器件及其制备方法 | |
| TW201300310A (zh) | 具有奈米圖案的磊晶基板及發光二極體的製作方法 | |
| Chen et al. | Combined effects of surface plasmon coupling and Förster resonance energy transfer on the light color conversion behaviors of colloidal quantum dots on an InGaN/GaN quantum-well nanodisk structure | |
| Huang et al. | Fabrication of surface metal nanoparticles and their induced surface plasmon coupling with subsurface InGaN/GaN quantum wells | |
| Chuang et al. | Transparent conductive oxide films embedded with plasmonic nanostructure for light-emitting diode applications | |
| US9484553B2 (en) | Organic light-emitting diode device and manufacturing method thereof | |
| CN106298450B (zh) | 一种纳米级图形化蓝宝石衬底及其制备方法和应用 | |
| CN113451881B (zh) | 栅状电极增强表面等离激元激光器及其制备方法 | |
| CN110828624A (zh) | 一种具有局域等离子体增强效应的led的制备方法 | |
| Chang et al. | Broadband omnidirectional light trapping in gold-decorated ZnO nanopillar arrays | |
| CN104576873B (zh) | 利用微结构形成表面电浆的方法 | |
| CN101740704B (zh) | 一种光子晶体结构GaN基LED的制作方法 | |
| Viaña et al. | Nanoantennas Patterned by Colloidal Lithography for Enhanced Nanophosphor Light Emission | |
| TWI700847B (zh) | 有機發光二極體製造用之模具 | |
| CN106784187A (zh) | 一种提高led芯片出光效率的制备工艺方法 | |
| CN108183160B (zh) | 一种高发光效率氮化物led器件 | |
| CN106449929A (zh) | 一种提高led芯片出光效率的制备工艺方法 | |
| Kim et al. | Enhanced quantum efficiency of horizontally aligned individual InGaN/GaN nanorod LEDs by self-assembled Ag nanoparticles | |
| TWI401818B (zh) | Surface plasmon resonance enhanced light emitting device and its preparation method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 510665 Zhongshan West Road, Guangdong, Guangzhou, No. 293, No. Patentee after: Guangdong Normal University of Technology Address before: 510665 Guangdong Technical Teachers College, 293 Zhongshan Avenue, Guangzhou, Guangdong Province Patentee before: Guangdong Technical Normal College |
|
| CP03 | Change of name, title or address |