CN108878469B - 基于iii族氮化物半导体/量子点的混合型rgb微米孔led阵列器件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于III族氮化物半导体/量子点的混合型RGB微米孔LED阵列器件，设有贯穿p型GaN层、量子阱有源层，深至n型GaN层的相互隔离的阵列式正方形台面结构，正方形台面上刻蚀形成微米孔；所述正方形台面结构每2*2个构成一个RGB像素单元，每个RGB像素单元的四个微米孔中，一个填充有红光量子点，另一个填充有绿光量子点。并公开其制备方法。本发明的微米孔LED阵列器件，反向漏电流低至10‑10A量级，并通过喷墨打印技术将II‑VI族核壳结构CdSe/ZnS的红光量子点、绿光量子点填充至微米孔内，红光量子点经蓝光Micro‑LED激发发红光，绿光量子点经蓝光Micro‑LED激发发绿光，实现了每个RGB像素单元的三色显示。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于III族氮化物半导体/量子点的混合型RGB微米孔LED阵列器件及其制备方法，属于半导体照明与显示技术领域。
背景技术
III族氮化物材料为直接带隙半导体，其带隙覆盖了红外-可见光-紫外波段，是实现高效率固态照明和超高分辨显示的理想材料。半导体固态照明技术主要以半导体芯片为发光源，直接将电能转换为光能，转换效率高。LED作为固态照明半导体光源的核心部件，具有能耗低、寿命长、体积小、绿色环保、使用安全、可在各种恶劣环境下工作的优点，是继白炽灯、荧光灯之后的新一代照明光源。随着发光二极管(LED)的不断发展，固态照明技术将逐步取代现有的照明技术，迎来照明技术新时代。白光LED照明芯片是一种通过蓝光LED与黄色荧光粉两者配合混合成白光；另一种是将不同发光颜色的芯片集成到一起，通过各色光混合形成白光，常见的就是三色RGB-LED。第二种方法能够灵活地得到想要的光色且具有较高的量子效率和较优的光照品质，但是相较于第一种蓝光LED与黄色荧光粉方案，成本高，工艺复杂。
Micro-LED优点突出，主要表现为响应速度快、工作电压较低、性能稳定可靠、发光效率高、工作温度范围宽。在平面显示电视、军事、通信、刑事、医学、消防、航空航天、卫星定位、仪器仪表、掌中电脑等广阔的领域得到应用。另外,微米柱在光输出、电致发光谱的转移、效应以及光学调制带宽等许多方面特性都具有一定的优势。超高密度的RGB三色显示Micro-LED实现困难，因为RGB阵列需要逐一机械转移红、绿、蓝三色的微米芯片，但是对于大尺寸平面显示等应用需要上百万片芯片，对芯片的良率、波长一致性等都有很高的要求，成本很高，成为量产和大规模应用的技术瓶颈。
中国专利文献CN106356386A公开了一种基于Micro-LED阵列背光源的喷墨打印量子点显示装置，在Micro-LED基底上设有按阵列排列的RGB像素单元，每个像素单元包括一红光量子点单元、一绿光量子点单元和一透明单元，红光量子点材料、绿光量子点材料以及透明材料通过喷墨打印的方法涂覆在Micro-LED芯片上，可以提高三色LED的良品率。但是该装置也存在以下问题：量子点涂覆在芯片表面，容易导致物理损伤，影响分辨率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于III族氮化物半导体/量子点的混合型RGB微米孔LED阵列器件。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种基于III族氮化物半导体/量子点的混合型RGB微米孔LED阵列器件，其结构自下而上依次包括：
一单面抛光的蓝宝石衬底；
一生长在蓝宝石衬底上的GaN缓冲层；
一生长在缓冲层上的n型GaN层；
一生长在n型GaN层上的InxGa1-xN/GaN量子阱有源层；
一生长在量子阱有源层上的p型GaN层；
所述微米孔LED阵列器件刻蚀形成贯穿p型GaN层、量子阱有源层，深至n型GaN层的阵列式正方形台面结构，各正方形台面相互隔离，在每个正方形台面上刻蚀形成深至p型GaN层或量子阱有源层或n型GaN层的微米孔；
还包括一p型阵列电极，蒸镀在微米孔阵列的p型GaN层上，一n型电极，蒸镀在n型GaN层上；
所述微米孔有四类：一类填充有红光量子点、一类填充有绿光量子点、一类为蓝光LED、一类为备用孔，四类微米孔在正方形台面上规则排列，使得任选2*2的微米孔单元内均含有包括这四类微米孔。
优选的，所述红光量子点为II-VI族核壳结构CdSe/ZnS量子点。
优选的，所述绿光量子点为II-VI族核壳结构CdSe/ZnS量子点。
优选的，微米孔阵列的面积大于等于4英寸；微米孔直径为20-100μm，周期为100-200μm，刻蚀形成的相邻正方形台面之间的间距为5-20μm。
优选的，所述微米孔深度为200nm-1.5μm。
优选的，每个正方形台面结构的开启电压为2.5-2.7V，反向漏电流保持在10-10A量级。
本微米孔LED阵列器件在填充量子点后，可以采用PECVD方法沉积50-100nm的SiO2，进行钝化保护，然后整个器件材料树胶封装。
本发明还公开了上述的混合型RGB微米孔LED阵列器件的制备方法，其步骤包括：
1)利用PECVD(等离子体增强化学气相沉积)技术在InxGa1-xN/GaN量子阱蓝光LED外延片上蒸镀一层介质层；
2)在介质层表面旋涂光刻胶，并对其进行前烘，利用紫外光刻技术使用光刻版在光刻胶上形成有序的正方形台面阵列图形，然后显影、后烘；
3)采用RIE(反应离子刻蚀)技术，通入O2去除经显影去除了大部分光刻胶的区域的少量光刻胶残余层，然后利用PVD(物理气相沉积)工艺蒸镀一层金属掩膜层，然后进行剥离，去除光刻胶层及光刻胶层上的金属薄膜层，得到大面积有序金属正方形台面阵列图形；其中光刻胶残余层指经过曝光显影已经去除了大部分光刻胶的区域残余的少量光刻胶；后面的光刻胶层及光刻胶层上的金属薄膜指经过曝光显影未去除光刻胶的区域；
4)采用RIE技术，以金属为掩膜纵向刻蚀介质层，将金属正方形台面阵列结构转移至介质层；
5)采用ICP(电感耦合等离子体刻蚀)技术，以金属为掩膜各向异性刻蚀p型GaN层和量子阱层至n型GaN层；
6)采用湿法腐蚀，去掉正方形台面阵列结构上的金属掩膜层和介质层，形成相互隔离的GaN正方形台面阵列结构，并修复GaN及量子阱侧壁的刻蚀损伤；
7)制备微米孔结构，先采用PECVD技术在GaN正方形台面阵列结构上蒸镀介质层，在介质层表面旋涂光刻胶；利用紫外光刻技术使用光刻版在正方形台面阵列结构的光刻胶上套刻形成微米孔图形；依次采用RIE和ICP技术，分别刻蚀介质层和p型GaN层；最终得到微米孔阵列，其中微米孔可刻蚀到P型GaN层、量子阱层或者n型GaN层，刻蚀到不同的层，颜色的转换效率不同，刻蚀越深，颜色转换效率越高，但是刻蚀损伤相对较大；刻蚀到P型氮化镓层的微米孔深度为200-300nm，刻蚀到量子阱层的微米孔深度为600-800nm，刻蚀到n型氮化镓层的微米孔深度为900-1500nm；
8)利用湿法腐蚀，去除正方形台面阵列结构上的介质层并修复GaN及量子阱表面和侧壁的刻蚀损伤；
9)再次在InxGa1-xN/GaN量子阱蓝光LED外延片上蒸镀一层介质层；
10)制备N型电极，在介质层表面旋涂光刻胶，利用紫外光刻技术使用光刻版在光刻胶上套刻形成n型电极图形，然后采用RIE技术以光刻胶为掩膜刻蚀介质层将n型电极图形转移至n型GaN层；采用PVD工艺蒸镀四层金属作为n型电极；剥离去掉光刻胶以及光刻胶层上的金属薄膜，洗净并烘干样品；最后利用热退火实现金属与n型GaN的欧姆接触；
11)制备P型电极，重新旋涂一层光刻胶，利用紫外光刻技术使用光刻版在光刻胶上套刻形成p型电极图形，然后采用RIE技术以光刻胶为掩膜刻蚀介质层薄膜将p型电极图形转移至p型GaN层；采用PVD工艺蒸镀两层金属作为p型电极；利用湿法腐蚀去掉光刻胶以及光刻胶层上的金属薄膜，洗净并烘干样品；最后利用热退火实现金属与p型GaN的欧姆接触；
12)通过在线式喷射点胶系统将红光量子点填充至每一个RGB像素单元的红光量子点单元微米孔内，将绿光量子点填充至每一个RGB像素单元的绿光量子点单元微米孔内
其中InxGa1-xN/GaN量子阱蓝光LED外延片的结构自下而上依次包括：
一单面抛光的蓝宝石衬底；
一生长在蓝宝石衬底上的GaN缓冲层；
一生长在缓冲层上的n型GaN层；
一生长在n型GaN层上的InxGa1-xN/GaN量子阱有源层；
一生长在量子阱有源层上的p型GaN层。
优选的，通过在线式喷射点胶系统填充量子点的过程具体为：
A、将红光量子点和绿光量子点分别溶于溶剂中，并将红光量子点溶液和绿光量子点溶液分别置于两个喷头中；
B、通过电脑控制程序和视觉系统技术将两个装有红光量子点溶液和绿光量子点溶液的喷头分别定位，其中装有红光量子点溶液喷头定位所有RGB像素单元的红光量子点单元，装有绿光量子点溶液喷头定位所有RGB像素单元的绿光量子点单元；
C、运行电脑程序，先进行红光量子点喷涂，待红光量子点喷涂结束后进行绿光量子点喷涂；
D、将喷涂完量子点溶液的微米孔LED阵列器件置于烘干台上烘干。
优选的，所述溶剂为甲苯、氯仿、己烷或二甲苯。
优选的，所述n型电极为200-400nm厚度的Ti/Al/Ni/Au金属，p型电极为150-300nm厚度的Ni/Au金属。
优选的，所述介质层厚度为150-250nm，材质为SiO2或Si3N4。
优选的，所述金属掩膜层的厚度为30-100nm，选用Ni或Cr。
本发明设计并制备了一种基于III族氮化物半导体的微米孔LED阵列器件，具有良好的性能，反向漏电流低至10-10A量级，并通过喷墨打印技术将II-VI族核壳结构CdSe/ZnS的红光量子点、绿光量子点填充至每一个2×2RGB像素点的对应红光量子点单元的微米孔间隙和绿光量子点单元的微米孔内，红光量子点经蓝光Micro-LED激发发红光，绿光量子点经蓝光Micro-LED激发发绿光，实现了每个RGB像素单元的三色显示。相比于直接将量子点覆盖在p型氮化镓表面，微米孔结构起到对量子点的保护作用，减少了外界带来的物理损伤，而且微米孔结构增大了量子阱与量子点的接触面积，更好地实现色转换。本发明中任选一个2×2的微米孔单元，均包括一个红光量子点单元，一个绿光量子点单元，一个蓝光单元和一个备用单元，相比像素阵列已经固定的Micro-LED，本发明的像素选择更加灵活，而且当像素点内其他单元损坏时可用备用单元代替。
附图说明
图1为采用MOCVD法生长的InxGa1-xN/GaN量子阱LED基片的结构示意图。
图2为本发明步骤(1)所得的基于III族氮化物半导体微米孔LED阵列器件的结构示意图。
图3为本发明步骤(2)所得的基于III族氮化物半导体微米孔LED阵列器件的结构示意图。
图4为本发明步骤(3)所得的基于III族氮化物半导体微米孔LED阵列器件的结构示意图。
图5为本发明步骤(4)所得的基于III族氮化物半导体微米孔LED阵列器件的结构示意图。
图6为本发明步骤(5)所得的基于III族氮化物半导体微米孔LED阵列器件的结构示意图。
图7为本发明步骤(6)所得的基于III族氮化物半导体微米孔LED阵列器件的结构示意图。
图8为本发明步骤(7)所得的基于III族氮化物半导体微米孔LED阵列器件的结构示意图。
图9为本发明步骤(8)所得的基于III族氮化物半导体微米孔LED阵列器件的结构示意图。
图10为本发明步骤(9)所得的基于III族氮化物半导体微米孔LED阵列器件的结构示意图。
图11为本发明步骤(10)所得的基于III族氮化物半导体微米孔LED阵列器件的结构示意图。
图12为本发明步骤(11)所得的基于III族氮化物半导体微米孔LED阵列器件的结构示意图。
图13为本发明步骤(12)所得的基于III族氮化物半导体/量子点的混合型RGB微米孔LED阵列器件的结构示意图。
图14为制备得到的RGB微米孔LED阵列器件的光学显微镜图。
图15为RGB微米孔LED阵列器件在微米孔刻蚀不同深度时所得的I-V曲线图。
图16为RGB微米孔LED阵列器件蓝光Micro-LED单元所得光谱图。
图17为RGB微米孔LED阵列器件绿光量子点Micro-LED单元所得光谱图。
图18为RGB微米孔LED阵列器件红光量子点Micro-LED单元所得光谱图。
图19为4×4的Micro-LED单元的平面结构示意图。
图20为4×4的Micro-LED单元的立体结构示意图。
具体实施方式
以下是结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本基于III族氮化物半导体/量子点的混合型RGB微米孔LED阵列器件的制备方法，其步骤包括：
(1)采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术在InxGa1-xN/GaN量子阱蓝光LED外延片上蒸镀一层150nm厚的SiO2介质层6，如图2所示，通入5％SiH4/N2和N2O的混合气体，流量分别为100sccm和450sccm，压强300mTorr，功率10W，温度350℃，时间为7分10秒；
(2)在SiO2介质层上旋涂光刻胶7,90摄氏度前烘10分钟，然后利用紫外光刻技术，使用光刻版在光刻胶上形成有序正方形台面阵列图形，然后显影，110摄氏度后烘一分钟，如图3所示；
(3)采用反应离子刻蚀(RIE)技术，通入O210sccm，压强3Pa，功率50W,时间20秒去除光刻胶的残余层。然后利用物理气相沉积(PVD)工艺蒸镀一层30nm厚的金属镍(Ni)作为金属掩膜8，速率为0.5A/s，然后利用丙酮溶液超声10分钟进行剥离，去除光刻胶层7及光刻胶层上的金属镍薄膜8得到大面积有序相邻正方形台面间距为5μm的金属正方形台面阵列图形，如图4所示；
(4)利用反应离子刻蚀(RIE)技术，通入CF4和O2的混合气体，气体的流量为：CF4:30sccm，O2:10sccm，功率为150W，压强4Pa，时间为3分钟，以金属镍为掩膜纵向刻蚀介质层，将金属正方形台面结构转移至介质层6，如图5所示；
(5)采用电感耦合等离子体刻蚀(ICP)技术，通入Cl2和BCl3的混合气体，气体的流量为：Cl2：24sccm，BCl3：3sccm，ICP功率为600W，RF功率10W，压强6.5Pa，时间15分钟，以金属8为掩膜各向异性刻蚀p型氮化镓层5和量子阱层4形成深至n型氮化镓层3的正方形台面结构，如图6所示，刻蚀深度约为950nm，形成的相邻Micro-LED之间的间距为5μm；
(6)采用湿法腐蚀，将样品依次泡在硝酸水溶液中1分钟，缓冲氧化物刻蚀液(BOE)中40秒去掉金属掩膜层8和介质层6形成相互隔离的氮化镓正方形台面阵列结构，如图7所示，并降低氮化镓及量子阱侧壁的刻蚀损伤；
(7)先采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术蒸镀一层150nm厚的SiO2介质层薄膜，作为掩蔽层6，通入5％SiH4/N2和N2O的混合气体，流量分别为100sccm和450sccm，压强300mTorr，功率10W，温度350℃，时间为7分10秒；然后旋涂一层光刻胶，90摄氏度前烘10分钟，然后利用紫外光刻技术，使用光刻版在光刻胶上套刻形成直径为20μm，周期为100μm的微米孔图形，然后显影，110摄氏度后烘一分钟；利用反应离子刻蚀(RIE)技术，通入CF4和O2的混合气体，气体的流量为：CF4:30sccm，O2:10sccm，功率为150W，压强4Pa，时间为3分钟，刻蚀SiO2介质层6；再采用电感耦合等离子体刻蚀(ICP)技术，通入Cl2和BCl3的混合气体，气体的流量为：Cl2：24sccm，BCl3：3sccm，ICP功率为600W，RF功率10W，压强6.5Pa，刻蚀时间2分钟，各向异性刻蚀p型氮化镓层5，刻蚀深度约为200nm。最终得到微米孔直径为20μm，周期为100μm，深度为200nm的微米孔阵列，其中微米孔刻蚀到p型氮化镓层5，如图8所示；
(8)利用湿法腐蚀，将样品放在缓冲氧化物刻蚀液(BOE)中浸泡1分钟去除SiO2介质层6并降低氮化镓及量子阱表面和侧壁的刻蚀损伤，如图9所示；
(9)采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术蒸镀一层150nm厚的SiO2介质层薄膜，作为掩蔽层6，通入5％SiH4/N2和N2O的混合气体，流量分别为100sccm和450sccm，压强300mTorr，功率10W，温度350℃，时间为7分10秒，如图10所示；
(10)制备N型电极。旋涂一层光刻胶7，90摄氏度前烘10分钟，利用紫外光刻技术使用光刻版在光刻胶上套刻形成n型电极图形，然后显影，110摄氏度后烘一分钟；然后采用反应离子刻蚀(RIE)技术，通入CF4和O2的混合气体，气体的流量为：CF4:30sccm，O2:10sccm，功率为150W，压强4Pa，时间为3分钟，以光刻胶7为掩膜刻蚀SiO2介质层薄膜6，将n型电极图形转移至n型氮化镓3。采用物理气相沉积(PVD)工艺蒸镀200nm厚的钛(Ti)/铝(Al)/镍(Ni)/金(Au)20nm/50nm/30nm/100nm金属作为n型电极9。利用丙酮剥离去掉光刻胶7以及光刻胶层上的金属薄膜9，洗净并烘干样品。最后利用在N2，温度750摄氏度，时间30秒条件下热退火，实现钛(Ti)/铝(Al)/镍(Ni)/金(Au)金属与n型氮化镓的欧姆接触，如图11所示。
(11)制备P型电极。旋涂一层光刻胶7，90摄氏度前烘10分钟，利用紫外光刻技术使用光刻版在光刻胶上套刻形成p型电极图形，然后显影，110摄氏度后烘一分钟；然后采用反应离子刻蚀(RIE)技术，通入CF4和O2的混合气体，气体的流量为：CF4:30sccm，O2:10sccm，功率为150W，压强4Pa，时间为3分钟，以光刻胶7为掩膜刻蚀SiO2介质层薄膜6，将p型电极图形转移至p型氮化镓3。采用物理气相沉积(PVD)工艺蒸镀150nm厚的镍(Ni)/金(Au)20nm/130nm金属作为p型电极10。利用丙酮剥离去掉光刻胶7以及光刻胶层上的金属薄膜10，洗净并烘干样品。最后利用在N2，温度750摄氏度，时间30秒条件下热退火，实现镍(Ni)/金(Au)金属与p型氮化镓的欧姆接触，如图12所示。
所得微米孔LED阵列器件在光学显微镜下的俯视图如图14所示，电学测试开启电压为2.5V，反向漏电流在10-10A量级。
将微米孔LED阵列器件进行量子点转移。将红光量子点和绿光量子点分别溶于甲苯溶剂中，并将红光量子点甲苯溶液和绿光量子点甲苯溶液分别置于两个喷头中；通过电脑控制程序和视觉系统技术将两个装有红光量子点甲苯溶液和绿光量子点甲苯溶液的喷头分别定位，其中装有红光量子点甲苯溶液喷头定位所有RGB像素单元的红光量子点单元，装有绿光量子点甲苯溶液喷头定位所有RGB像素单元的绿光量子点单元；运行电脑程序，先进行红光量子点甲苯溶液(如图13中12)喷涂，待红光量子点喷涂结束后进行绿光量子点甲苯溶液(如图13中11)喷涂；将喷涂完量子点甲苯溶液的LED芯片置于60摄氏度烘干台上烘干。得到基于III族氮化物半导体/量子点的混合型RGB微米孔LED阵列器件。
所得RGB微米孔LED阵列器件结构平面图如图19所示，立体图如图20所示，器件中绿光量子点Micro-LED单元11电致发光光谱如图17所示，发光峰在529nm；红光量子点Micro-LED单元12电致发光光谱如图18所示，发光峰在627nm；蓝光Micro-LED单元13电致发光光谱如图16所示，发光峰在474nm，每一个4×4的单元包括四个RGB像素单元，每一个2×2的RGB像素单元包括一个红光量子点Micro-LED单元，一个绿光量子点Micro-LED单元，一个蓝光Micro-LED单元和一个备用Micro-LED单元。备用单元14正常时不通电工作，当其他三色单元中有一个失效时，可以启用备用单元。器件在填充量子点后，可以采用PECVD方法沉积50-100nm的SiO2，进行钝化保护，然后整个器件材料树胶封装。
实施例2
本基于III族氮化物半导体/量子点的混合型RGB微米孔LED阵列器件的制备方法，其步骤包括：
(1)采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术在InxGa1-xN/GaN量子阱蓝光LED外延片上蒸镀一层200nm厚的SiO2介质层6，如图2所示，通入5％SiH4/N2和N2O的混合气体，流量分别为100sccm和450sccm，压强300mTorr，功率10W，温度350℃，时间为9分30秒；
(2)在SiO2介质层上旋涂光刻胶7,90摄氏度前烘10分钟，然后利用紫外光刻技术，使用光刻版在光刻胶上形成有序正方形台面阵列图形，然后显影，110摄氏度后烘一分钟，如图3所示；
(3)采用反应离子刻蚀(RIE)技术，通入O210sccm，压强3Pa，功率50W,时间20秒去除光刻胶的残余层。然后利用物理气相沉积(PVD)工艺蒸镀一层50nm厚的金属镍(Ni)作为金属掩膜8，速率为0.5A/s，然后利用丙酮溶液超声10分钟进行剥离，去除光刻胶层7及光刻胶层上的金属镍薄膜8得到大面积有序相邻正方形台面间距为15μm的金属正方形台面阵列图形，如图4所示；
(4)利用反应离子刻蚀(RIE)技术，通入CF4和O2的混合气体，气体的流量为：CF4:30sccm，O2:10sccm，功率为150W，压强4Pa，时间为4分钟，以金属镍为掩膜纵向刻蚀介质层，将金属正方形台面结构转移至介质层6，如图5所示；
(5)采用电感耦合等离子体刻蚀(ICP)技术，通入Cl2和BCl3的混合气体，气体的流量为：Cl2：24sccm，BCl3：3sccm，ICP功率为600W，RF功率10W，压强6.5Pa，时间15分钟，以金属8为掩膜各向异性刻蚀p型氮化镓层5和量子阱层4形成深至n型氮化镓层3的正方形台面结构，如图6所示，刻蚀深度约为950nm，形成的相邻Micro-LED之间的间距为15μm；
(6)采用湿法腐蚀，将样品依次泡在硝酸水溶液中1分钟，缓冲氧化物刻蚀液(BOE)中40秒去掉金属掩膜层8和介质层6形成相互隔离的氮化镓正方形台面阵列结构，如图7所示，并降低氮化镓及量子阱侧壁的刻蚀损伤；
(7)先采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术蒸镀一层200nm厚的SiO2介质层薄膜，作为掩蔽层6，通入5％SiH4/N2和N2O的混合气体，流量分别为100sccm和450sccm，压强300mTorr，功率10W，温度350℃，时间为9分30秒；然后旋涂一层光刻胶，90摄氏度前烘10分钟，然后利用紫外光刻技术，使用光刻版在光刻胶上套刻形成直径为40μm，周期为150μm的微米孔图形，然后显影，110摄氏度后烘一分钟；利用反应离子刻蚀(RIE)技术，通入CF4和O2的混合气体，气体的流量为：CF4:30sccm，O2:10sccm，功率为150W，压强4Pa，时间为4分钟，刻蚀SiO2介质层6；再采用电感耦合等离子体刻蚀(ICP)技术，通入Cl2和BCl3的混合气体，气体的流量为：Cl2：24sccm，BCl3：3sccm，ICP功率为600W，RF功率10W，压强6.5Pa，刻蚀时间8分钟，各向异性刻蚀p型氮化镓层5和量子阱层4，刻蚀深度约为800nm。最终得到微米孔直径为40μm，周期为150μm，深度为800nm的微米孔阵列，其中微米孔刻蚀到量子阱层4，如图8所示；
(8)利用湿法腐蚀，将样品放在缓冲氧化物刻蚀液(BOE)中浸泡1分钟去除SiO2介质层6并降低氮化镓及量子阱表面和侧壁的刻蚀损伤，如图9所示；
(9)采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术蒸镀一层200nm厚的SiO2介质层薄膜，作为掩蔽层6，通入5％SiH4/N2和N2O的混合气体，流量分别为100sccm和450sccm，压强300mTorr，功率10W，温度350℃，时间为9分30秒，如图10所示；
(10)制备N型电极。旋涂一层光刻胶7，90摄氏度前烘10分钟，利用紫外光刻技术使用光刻版在光刻胶上套刻形成n型电极图形，然后显影，110摄氏度后烘一分钟；然后采用反应离子刻蚀(RIE)技术，通入CF4和O2的混合气体，气体的流量为：CF4:30sccm，O2:10sccm，功率为150W，压强4Pa，时间为4分钟，以光刻胶7为掩膜刻蚀SiO2介质层薄膜6，将n型电极图形转移至n型氮化镓3。采用物理气相沉积(PVD)工艺蒸镀300nm厚的钛(Ti)/铝(Al)/镍(Ni)/金(Au)30nm/80nm/40nm/150nm金属作为n型电极9。利用丙酮剥离去掉光刻胶7以及光刻胶层上的金属薄膜9，洗净并烘干样品。最后利用在N2，温度750摄氏度，时间30秒条件下热退火，实现钛(Ti)/铝(Al)/镍(Ni)/金(Au)金属与n型氮化镓的欧姆接触，如图11所示。
(11)制备P型电极。旋涂一层光刻胶7，90摄氏度前烘10分钟，利用紫外光刻技术使用光刻版在光刻胶上套刻形成p型电极图形，然后显影，110摄氏度后烘一分钟；然后采用反应离子刻蚀(RIE)技术，通入CF4和O2的混合气体，气体的流量为：CF4:30sccm，O2:10sccm，功率为150W，压强4Pa，时间为3分钟，以光刻胶7为掩膜刻蚀SiO2介质层薄膜6，将p型电极图形转移至p型氮化镓3。采用物理气相沉积(PVD)工艺蒸镀200nm厚的镍(Ni)/金(Au)50nm/150nm金属作为p型电极10。利用丙酮剥离去掉光刻胶7以及光刻胶层上的金属薄膜10，洗净并烘干样品。最后利用在N2，温度750摄氏度，时间30秒条件下热退火，实现镍(Ni)/金(Au)金属与p型氮化镓的欧姆接触，如图12所示。
所得微米孔LED阵列器件在光学显微镜下的俯视图如图14所示，电学测试I-V特性如图15所示，开启电压为2.67V，反向漏电流在10-10A量级。蓝光Micro-LED单元电致发光光谱如图16所示，发光峰在474nm。
将微米孔LED阵列器件进行量子点转移。将红光量子点和绿光量子点分别溶于氯仿溶剂中，并将红光量子点氯仿溶液和绿光量子点氯仿溶液分别置于两个喷头中；通过电脑控制程序和视觉系统技术将两个装有红光量子点氯仿溶液和绿光量子点氯仿溶液的喷头分别定位，其中装有红光量子点氯仿溶液喷头定位所有RGB像素单元的红光量子点单元，装有绿光量子点氯仿溶液喷头定位所有RGB像素单元的绿光量子点单元；运行电脑程序，先进行红光量子点氯仿溶液(如图13中12)喷涂，待红光量子点喷涂结束后进行绿光量子点氯仿溶液(如图13中11)喷涂；将喷涂完量子点氯仿溶液的LED芯片置于60摄氏度烘干台上烘干。得到基于III族氮化物半导体/量子点的混合型RGB微米孔LED阵列器件。
所得RGB微米孔LED阵列器件结构如图19所示，器件中绿光量子点Micro-LED单元电致发光光谱如图17所示，发光峰在529nm；红光量子点Micro-LED单元电致发光光谱如图18所示，发光峰在627nm。
实施例3
本基于III族氮化物半导体/量子点的混合型RGB微米孔LED阵列器件的制备方法，其步骤包括：
(1)采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术在InxGa1-xN/GaN量子阱蓝光LED外延片上蒸镀一层250nm厚的SiO2介质层6，如图2所示，通入5％SiH4/N2和N2O的混合气体，流量分别为100sccm和450sccm，压强300mTorr，功率10W，温度350℃，时间为11分50秒；
(2)在SiO2介质层上旋涂光刻胶7,90摄氏度前烘10分钟，然后利用紫外光刻技术，使用光刻版在光刻胶上形成有序正方形台面阵列图形，然后显影，110摄氏度后烘一分钟，如图3所示；
(3)采用反应离子刻蚀(RIE)技术，通入O210sccm，压强3Pa，功率50W,时间20秒去除光刻胶的残余层。然后利用物理气相沉积(PVD)工艺蒸镀一层100nm厚的金属镍(Ni)作为金属掩膜8，速率为0.5A/s，然后利用丙酮溶液超声10分钟进行剥离，去除光刻胶层7及光刻胶层上的金属镍薄膜8得到大面积有序相邻正方形台面间距为20μm的金属正方形台面阵列图形，如图4所示；
(4)利用反应离子刻蚀(RIE)技术，通入CF4和O2的混合气体，气体的流量为：CF4:30sccm，O2:10sccm，功率为150W，压强4Pa，时间为5分钟，以金属镍为掩膜纵向刻蚀介质层，将金属正方形台面结构转移至介质层6，如图5所示；
(5)采用电感耦合等离子体刻蚀(ICP)技术，通入Cl2和BCl3的混合气体，气体的流量为：Cl2：24sccm，BCl3：3sccm，ICP功率为600W，RF功率10W，压强6.5Pa，时间15分钟，以金属8为掩膜各向异性刻蚀p型氮化镓层5和量子阱层4形成深至n型氮化镓层3的正方形台面结构，如图6所示，刻蚀深度约为950nm，形成的相邻Micro-LED之间的间距为20μm；
(6)采用湿法腐蚀，将样品依次泡在硝酸水溶液中1分钟，缓冲氧化物刻蚀液(BOE)中40秒去掉金属掩膜层8和介质层6形成相互隔离的氮化镓正方形台面阵列结构，如图7所示，并降低氮化镓及量子阱侧壁的刻蚀损伤；
(7)先采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术蒸镀一层250nm厚的SiO2介质层薄膜，作为掩蔽层6，通入5％SiH4/N2和N2O的混合气体，流量分别为100sccm和450sccm，压强300mTorr，功率10W，温度350℃，时间为11分50秒；然后旋涂一层光刻胶，90摄氏度前烘10分钟，然后利用紫外光刻技术，使用光刻版在光刻胶上套刻形成直径为100μm，周期为200μm的微米孔图形，然后显影，110摄氏度后烘一分钟；利用反应离子刻蚀(RIE)技术，通入CF4和O2的混合气体，气体的流量为：CF4:30sccm，O2:10sccm，功率为150W，压强4Pa，时间为5分钟，刻蚀SiO2介质层6；再采用电感耦合等离子体刻蚀(ICP)技术，通入Cl2和BCl3的混合气体，气体的流量为：Cl2：24sccm，BCl3：3sccm，ICP功率为600W，RF功率10W，压强6.5Pa，刻蚀时间15分钟，各向异性刻蚀p型氮化镓层5、量子阱层4以及n型氮化镓层3，刻蚀深度约为1.5μm。最终得到微米孔直径为100μm，周期为200μm，深度为1.5μm的微米孔阵列，其中微米孔刻蚀到n型氮化镓层3，如图8所示；
(8)利用湿法腐蚀，将样品放在缓冲氧化物刻蚀液(BOE)中浸泡1分钟去除SiO2介质层6并降低氮化镓及量子阱表面和侧壁的刻蚀损伤，如图9所示；
(9)采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术蒸镀一层250nm厚的SiO2介质层薄膜，作为掩蔽层6，通入5％SiH4/N2和N2O的混合气体，流量分别为100sccm和450sccm，压强300mTorr，功率10W，温度350℃，时间为11分50秒，如图10所示；
(10)制备N型电极。旋涂一层光刻胶7，90摄氏度前烘10分钟，利用紫外光刻技术使用光刻版在光刻胶上套刻形成n型电极图形，然后显影，110摄氏度后烘一分钟；然后采用反应离子刻蚀(RIE)技术，通入CF4和O2的混合气体，气体的流量为：CF4:30sccm，O2:10sccm，功率为150W，压强4Pa，时间为5分钟，以光刻胶7为掩膜刻蚀SiO2介质层薄膜6，将n型电极图形转移至n型氮化镓3。采用物理气相沉积(PVD)工艺蒸镀400nm厚的钛(Ti)/铝(Al)/镍(Ni)/金(Au)30nm/150nm/50nm/170nm金属作为n型电极9。利用丙酮剥离去掉光刻胶7以及光刻胶层上的金属薄膜9，洗净并烘干样品。最后利用在N2，温度750摄氏度，时间30秒条件下热退火，实现钛(Ti)/铝(Al)/镍(Ni)/金(Au)金属与n型氮化镓的欧姆接触，如图11所示。
(11)制备P型电极。旋涂一层光刻胶7，90摄氏度前烘10分钟，利用紫外光刻技术使用光刻版在光刻胶上套刻形成p型电极图形，然后显影，110摄氏度后烘一分钟；然后采用反应离子刻蚀(RIE)技术，通入CF4和O2的混合气体，气体的流量为：CF4:30sccm，O2:10sccm，功率为150W，压强4Pa，时间为3分钟，以光刻胶7为掩膜刻蚀SiO2介质层薄膜6，将p型电极图形转移至p型氮化镓3。采用物理气相沉积(PVD)工艺蒸镀300nm厚的镍(Ni)/金(Au)80nm/220nm金属作为p型电极10。利用丙酮剥离去掉光刻胶7以及光刻胶层上的金属薄膜10，洗净并烘干样品。最后利用在N2，温度750摄氏度，时间30秒条件下热退火，实现镍(Ni)/金(Au)金属与p型氮化镓的欧姆接触，如图12所示。
所得微米孔LED阵列器件在光学显微镜下的俯视图如图14所示，电学测试开启电压为2.7V，反向漏电流在10-10A量级。蓝光Micro-LED单元电致发光光谱如图16所示，发光峰在474nm。
将微米孔LED阵列器件进行量子点转移。将红光量子点和绿光量子点分别溶于己烷溶剂中，并将红光量子点己烷溶液和绿光量子点己烷溶液分别置于两个喷头中；通过电脑控制程序和视觉系统技术将两个装有红光量子点己烷溶液和绿光量子点己烷溶液的喷头分别定位，其中装有红光量子点己烷溶液喷头定位所有RGB像素单元的红光量子点单元，装有绿光量子点己烷溶液喷头定位所有RGB像素单元的绿光量子点单元；运行电脑程序，先进行红光量子点己烷溶液(如图13中12)喷涂，待红光量子点喷涂结束后进行绿光量子点己烷溶液(如图13中11)喷涂；将喷涂完量子点己烷溶液的LED芯片置于60摄氏度烘干台上烘干。得到基于III族氮化物半导体/量子点的混合型RGB微米孔LED阵列器件。
所得RGB微米孔LED阵列器件结构如图19所示，器件中绿光量子点Micro-LED单元电致发光光谱如图17所示，发光峰在529nm；红光量子点Micro-LED单元电致发光光谱如图18所示，发光峰在627nm。
实施例4
本实施例与实施例3基本一致，区别在于介质层采用Si3N4代替SiO2，金属掩膜层采用铬(Cr)代替镍(Ni)，量子点溶剂采用二甲苯。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于III族氮化物半导体/量子点的混合型RGB微米孔LED阵列器件，其结构自下而上包括：
一单面抛光的蓝宝石衬底；
一生长在蓝宝石衬底上的GaN缓冲层；
一生长在缓冲层上的n型GaN层；
一生长在n型GaN层上的InxGa1-xN/GaN量子阱有源层；
一生长在量子阱有源层上的p型GaN层；
所述微米孔LED阵列器件刻蚀形成贯穿p型GaN层、量子阱有源层，深至n型GaN层的阵列式正方形台面结构，各正方形台面相互隔离，在每个正方形台面上刻蚀形成深至p型GaN层或量子阱有源层或n型GaN层的微米孔；
还包括一p型阵列电极，蒸镀在微米孔阵列的p型GaN层上，一n型电极，蒸镀在n型GaN层上；
所述微米孔有四类：一类填充有红光量子点、一类填充有绿光量子点、一类为蓝光LED、一类为备用孔，四类微米孔在正方形台面上规则排列，使得任选2*2的微米孔单元内均含有包括这四类微米孔。
2.根据权利要求1所述的混合型RGB微米孔LED阵列器件，其特征在于：所述红光量子点为II-VI族核壳结构CdSe/ZnS量子点；所述绿光量子点为II-VI族核壳结构CdSe/ZnS量子点。
3.根据权利要求1或2所述的混合型RGB微米孔LED阵列器件，其特征在于：微米孔阵列的面积大于等于4英寸；微米孔直径为20-100μm，周期为100-200μm，刻蚀形成的相邻正方形台面之间的间距为5-20μm。
4.根据权利要求3所述的混合型RGB微米孔LED阵列器件，其特征在于：所述微米孔深度为200nm-1.5μm。
5.根据权利要求4所述的混合型RGB微米孔LED阵列器件，其特征在于：每个正方形台面结构的开启电压为2.5-2.7V，反向漏电流保持在10-10A量级。
6.权利要求1-5中任一项所述的混合型RGB微米孔LED阵列器件的制备方法，其步骤包括：
1)利用PECVD技术在InxGa1-xN/GaN量子阱蓝光LED外延片上蒸镀一层介质层；
2)在介质层表面旋涂光刻胶，并对其进行前烘，利用紫外光刻技术使用光刻版在光刻胶上形成有序的正方形台面阵列图形，然后显影、后烘；
3)采用RIE技术，通入O2去除经显影去除了大部分光刻胶的区域的少量光刻胶残余层，然后利用PVD工艺蒸镀一层金属掩膜层，然后进行剥离，去除光刻胶层及光刻胶层上的金属薄膜层，得到大面积有序金属正方形台面阵列图形；
4)采用RIE技术，以金属为掩膜纵向刻蚀介质层，将金属正方形台面阵列结构转移至介质层；
5)采用ICP技术，以金属为掩膜各向异性刻蚀p型GaN层和量子阱层至n型GaN层；
6)采用湿法腐蚀，去掉正方形台面阵列结构上的金属掩膜层和介质层，形成相互隔离的GaN正方形台面阵列结构，并修复GaN及量子阱侧壁的刻蚀损伤；
7)制备微米孔结构，先采用PECVD技术在GaN正方形台面阵列结构上蒸镀介质层，在介质层表面旋涂光刻胶；利用紫外光刻技术使用光刻版在正方形台面阵列结构的光刻胶上套刻形成微米孔图形；依次采用RIE和ICP技术，分别刻蚀介质层和p型GaN层；最终得到微米孔阵列，其中微米孔可刻蚀到P型GaN层、量子阱层或者n型GaN层；
8)利用湿法腐蚀，去除正方形台面阵列结构上的介质层并修复GaN及量子阱表面和侧壁的刻蚀损伤；
9)再次在InxGa1-xN/GaN量子阱蓝光LED外延片上蒸镀一层介质层；
10)制备N型电极，在介质层表面旋涂光刻胶，利用紫外光刻技术使用光刻版在光刻胶上套刻形成n型电极图形，然后采用RIE技术以光刻胶为掩膜刻蚀介质层将n型电极图形转移至n型GaN层；采用PVD工艺蒸镀四层金属作为n型电极；剥离去掉光刻胶以及光刻胶层上的金属薄膜，洗净并烘干样品；最后利用热退火实现金属与n型GaN的欧姆接触；
11)制备P型电极，重新旋涂一层光刻胶，利用紫外光刻技术使用光刻版在光刻胶上套刻形成p型电极图形，然后采用RIE技术以光刻胶为掩膜刻蚀介质层薄膜将p型电极图形转移至p型GaN层；采用PVD工艺蒸镀两层金属作为p型电极；利用湿法腐蚀去掉光刻胶以及光刻胶层上的金属薄膜，洗净并烘干样品；最后利用热退火实现金属与p型GaN的欧姆接触；
12)通过在线式喷射点胶系统将红光量子点填充至每一个RGB像素单元的红光量子点单元微米孔内，将绿光量子点填充至每一个RGB像素单元的绿光量子点单元微米孔内；
其中InxGa1-xN/GaN量子阱蓝光LED外延片的结构自下而上包括：
一单面抛光的蓝宝石衬底；
一生长在蓝宝石衬底上的GaN缓冲层；
一生长在缓冲层上的n型GaN层；
一生长在n型GaN层上的InxGa1-xN/GaN量子阱有源层；
一生长在量子阱有源层上的p型GaN层。
7.根据权利要求6所述的混合型RGB微米孔LED阵列器件的制备方法，其特征在于：通过在线式喷射点胶系统填充量子点的过程具体为：
A、将红光量子点和绿光量子点分别溶于溶剂中，并将红光量子点溶液和绿光量子点溶液分别置于两个喷头中；
B、通过电脑控制程序和视觉系统技术将两个装有红光量子点溶液和绿光量子点溶液的喷头分别定位，其中装有红光量子点溶液喷头定位所有RGB像素单元的红光量子点单元，装有绿光量子点溶液喷头定位所有RGB像素单元的绿光量子点单元；
C、运行电脑程序，先进行红光量子点喷涂，待红光量子点喷涂结束后进行绿光量子点喷涂；
D、将喷涂完量子点溶液的微米孔LED阵列器件置于烘干台上烘干。
8.根据权利要求7所述的混合型RGB微米孔LED阵列器件的制备方法，其特征在于：所述溶剂为甲苯、氯仿、己烷或二甲苯。
9.根据权利要求7所述的混合型RGB微米孔LED阵列器件的制备方法，其特征在于：所述n型电极为200-400nm厚度的Ti/Al/Ni/Au金属，p型电极为150-300nm厚度的Ni/Au金属。
10.根据权利要求7所述的混合型RGB微米孔LED阵列器件的制备方法，其特征在于：所述介质层厚度为150-250nm，材质为SiO2或Si3N4；所述金属掩膜层的厚度为30-100nm，选用Ni或Cr。
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
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| Improvement of color conversion and efficiency droop in hybrid light-emitting diodes utilizing an efficient non-radiative resonant energy transfer;Zhe Zhuang et al.;《APPLIED PHYSICS LETTERS》;20161005;第109卷(第14期);141105-1-141105-5 * |
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