CN110071210A - 红外led器件及其制备方法 - Google Patents
红外led器件及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110071210A CN110071210A CN201910300225.1A CN201910300225A CN110071210A CN 110071210 A CN110071210 A CN 110071210A CN 201910300225 A CN201910300225 A CN 201910300225A CN 110071210 A CN110071210 A CN 110071210A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- infrared
- photonic crystal
- led device
- photonic
- 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.)
- Granted
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 239000004038 photonic crystal Substances 0.000 claims abstract description 92
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 40
- 241000446313 Lamella Species 0.000 claims abstract description 24
- 238000003491 array Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 46
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 30
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 26
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 26
- 229910016920 AlzGa1−z Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 12
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 6
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 6
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 10
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical group [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003466 welding 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
-
- 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
- H01L33/44—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 coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
- H01L33/46—Reflective coating, e.g. dielectric Bragg reflector
-
- 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
- H01L33/48—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 body packages
- H01L33/58—Optical field-shaping elements
-
- 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
- H01L33/48—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 body packages
- H01L33/64—Heat extraction or cooling elements
- H01L33/641—Heat extraction or cooling elements characterized by the materials
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
本发明提供了一种红外LED器件及其制备方法，所述红外LED器件包括从下至上依次堆叠设置的导热基板、反射层及LED芯片层；所述LED芯片层包括红外层和光子晶体层，所述红外层位于所述光子晶体层与所述反射层之间；所述光子晶体层具有光子晶体阵列，所述光子晶体阵列包括阵列排布的多个光子晶体。本发明提出的红外LED器件的LED芯片层包括红外层和光子晶体层，所述光子晶体层具有光子晶体阵列，所述光子晶体阵列包括阵列排布的多个光子晶体，整个红外LED器件除去了衬底，从而实现了器件的小型化；通过所述导热基板能够大大提升整个器件的散热效率，通过所述多个光子晶体能够大大提升整个器件的出光效率，从而在实现小型化的同时提升了出光效率。
Description
技术领域
本发明涉及红外LED器件技术领域，尤其涉及一种红外LED器件及其制备方法。
背景技术
随着移动支付的需求崛起，人们对信息安全性的需求也不断提高。虹膜识别技术作为一种稳定可靠的生物识别技术，比指纹识别更方便，被认为是仅次于DNA识别的生物识别技术。基于虹膜红外识别技术的红外LED的结构研究也越来越普遍，目前，虹膜红外识别技术领域所面临的最大的挑战是如何将红外识别LED结构广泛应用于手机等小型移动终端设备中。由于手机等小型移动终端设备的结构限制，这就要求所设计的红外识别LED结构能够产生峰值波长在810nm-830nm的红外光且具有小型化、标准化、高能效等特点的紧凑结构。
因此，如何提供一种峰值波长在810nm-830nm且具有小型化、标准化、高能效等特点的红外识别LED结构成为虹膜红外识别技术领域急需解决的难题。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供一种红外LED器件，能够实现器件小型化的同时提升出光效率。
本发明提出的具体技术方案为：提供一种红外LED器件，所述红外LED器件包括从下至上依次堆叠设置的导热基板、反射层及LED芯片层；所述LED芯片层包括红外层和光子晶体层，所述红外层位于所述光子晶体层与所述反射层之间；所述光子晶体层具有光子晶体阵列，所述光子晶体阵列包括阵列排布的多个光子晶体。
进一步地，所述红外层包括第一红外光外延层、隧穿结、第二红外光外延层。
进一步地，所述第一红外光外延层包括从下而上依次堆叠设置的第一p型限制层、第一有源层、第一n型限制层、窗口层。
进一步地，所述第二红外光外延层包括从下而上依次堆叠设置的电子阻挡层、第二p型限制层、第二有源层、第二n型限制层。
进一步地，所述第一有源层、第二有源层均为非对称耦合量子阱结构；所述非对称耦合量子阱结构包括交替生长的非对称耦合量子阱和过渡层。
进一步地，所述非对称耦合量子阱包括第一势垒层、第二势垒层及位于所述第一势垒层、第二势垒层之间的势阱层，所述第一势垒层为AlxGa1-xAs，所述势阱层为AlyGa1-yAs，所述第二势垒层为AlzGa1-zAs，所述过渡层的材质为AlxGa1-xAs。
进一步地，x为0.35～0.4、y为0.18～0.25、z为0.35～0.4。
进一步地，所述非对称耦合量子阱的数量为3个，3个所述非对称耦合量子阱中的势阱层的厚度依次减小。
进一步地，所述光子晶体的形状为圆孔，和/或所述光子晶体层的厚度为200nm～300nm，所述光子晶体的深度为60nm～80nm，和/或所述光子晶体的孔径为30nm～80nm，任意相邻两个所述光子晶体之间的距离为200nm～500nm。
本发明还提供了一种红外LED器件的制备方法，所述制备方法包括步骤：
提供一衬底；
在所述衬底上依次生长腐蚀阻挡层、LED芯片层、反射层，所述LED芯片层包括红外层和光子晶体材料层，所述光子晶体材料层位于所述腐蚀阻挡层与所述红外层之间；
将所述反射层与导热基板焊接；
利用腐蚀液除去所述衬底与所述腐蚀阻挡层，所述腐蚀液对所述腐蚀阻挡层的腐蚀速率大于所述腐蚀液对所述衬底的腐蚀速率；
对所述光子晶体材料层进行刻蚀形成具有光子晶体阵列的光子晶体层，以获得红外LED器件，所述光子晶体阵列包括阵列排布的多个光子晶体。
本发明提出的红外LED器件包括导热基板、反射层及LED芯片层；所述LED芯片层包括红外层和光子晶体层，所述光子晶体层具有光子晶体阵列，所述光子晶体阵列包括阵列排布的多个光子晶体，整个红外LED器件除去了衬底，从而实现了器件的小型化；通过所述导热基板能够大大提升整个器件的散热效率，通过所述多个光子晶体能够大大提升整个器件的出光效率，从而在实现小型化的同时提升了出光效率。
附图说明
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。
图1为红外LED器件的结构示意图；
图2为红外LED器件的另一结构示意图；
图3为光子晶体层的结构示意图；
图4为非对称耦合量子阱结构的示意图；
图5a～5e为红外LED器件的制备方法的流程图。
具体实施方式
以下，将参照附图来详细描述本发明的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。在附图中，相同的标号将始终被用于表示相同的元件。
参照图1、图2，本实施例中的红外LED器件包括从下至上依次堆叠设置的导热基板1、反射层2及LED芯片层3。LED芯片层3包括红外层31和光子晶体层32，红外层31位于光子晶体层32与反射层2之间。光子晶体层32具有光子晶体阵列，光子晶体阵列包括阵列排布的多个光子晶体320。
导热基板1的材质为铜，其用于将LED芯片层3产生的热量散发出去，以提升整个红外LED器件的散热效果。当然，导热基板1的材质不限为铜，也可以采用其他导热率较高的材质。
反射层2位于导热基板1与LED芯片层3之间，其用于将LED芯片层3产生的热量传递至导热基板1以及用于将LED芯片层3入射到其上的光进行反射，以提升LED芯片层3的出光效率。由于金具有较好的导热率和反射率，因此，本实施例中的反射层2的材质为金，当然，反射层2的材质也可以选为其他具有较好导热率和反射率的材质，例如，银或铜。
红外层31用于产生波长在810nm～830nm之间的红外光，光子晶体层32具有多个光子晶体320，通过光子晶体320可以提升红外层31的出光效率。光子晶体层32的材质为n型AldGa1-dAs，其中，d的取值范围为0.35～0.61，例如，d的取值可以为0.35、0.45、0.5、0.61。
参照图3，较佳地，光子晶体320的形状为圆孔，光子晶体层32的厚度为200nm～300nm，例如，光子晶体层32的厚度可以为200nm、240nm、270nm、300nm，光子晶体320的深度小于光子晶体层32的厚度，光子晶体320的深度为60nm～80nm，例如，光子晶体320的深度可以为60nm、70nm、80nm。光子晶体320的孔径为30nm～80nm，例如，光子晶体320的孔径可以为30nm、50nm、70nm、80nm。本实施例中的多个光子晶体320之间等间距排列，即任意相邻两个光子晶体320之间的间距相等。其中，任意相邻两个光子晶体320之间的距离为200nm～500nm，例如，任意相邻两个光子晶体320之间的距离可以为200nm、300nm、350nm、400nm、500nm。当然，本实施例中的光子晶体320的形状也可以根据实际需要来选择其他形状，光子晶体320的深度、孔径以及任意相邻两个光子晶体320之间的间距也可以实际需要进行调整。
红外层31包括第一红外光外延层31a、隧穿结31b、第二红外光外延层31c。第一红外光外延层31a和第二红外光外延层31c产生的红外光的波长均在810nm～830nm之间，隧穿结31b用于将第一红外光外延层31a和第二红外光外延层31c进行串联。为了提升某一波段的出光效率，可以使得第一红外光外延层31a和第二红外光外延层31c的产生的红外光的波长相同；为了增加本实施例中红外LED器件覆盖的波段范围，可以使得第一红外光外延层31a和第二红外光外延层31c的产生的红外光的波长范围部分重叠或者不重叠。
第一红外光外延层31a包括从下而上依次堆叠设置的第一p型限制层100、第一有源层101、第一n型限制层102、窗口层103。第一p型限制层100、第一有源层101、第一n型限制层102形成一个pn结，用于产生波长在810nm～830nm之间的红外光。窗口层103起到通光层及保护第一有源层101的作用。
第二红外光外延层31c包括从下而上依次堆叠设置的电子阻挡层110、第二p型限制层111、第二有源层112、第二n型限制层113。第二p型限制层111、第二有源层112、第二n型限制层113形成另一个pn结，用于产生波长在810nm～830nm之间的红外光。电子阻挡层110用于提高第二红外光外延层31c的内量子效率。其中，隧穿结31b通过上述两个pn结可以获得极低偏压下的高电导，从而实现两个pn结之间近乎无损耗的电学连接及两个pn结之间的p型和n型的反转。
参照图4，第一有源层101、第二有源层112均为非对称耦合量子阱结构。非对称耦合量子阱结构包括交替生长的非对称耦合量子阱和过渡层120。非对称耦合量子阱包括第一势垒层121、势阱层122、第二势垒层123，势阱层123位于第一势垒层121、第二势垒层123之间。第一势垒层121为AlxGa1-xAs，势阱层122为AlyGa1-yAs，第二势垒层123为AlzGa1-zAs，过渡层120的材质为AlxGa1-xAs，即非对称耦合量子阱的结构为AlxGa1-xAs/AlyGa1-yAs/AlzGa1- zAs。
本实施例中x的取值范围为0.35～0.4、y的取值范围为0.18～0.25、z的取值范围为0.35～0.4。例如，x的取值可以为0.35、0.37、0.4，y的取值可以为0.18、0.2、0.25，z的取值可以为0.35、0.36、0.4。
本实施例中非对称耦合量子阱的数量为3个，过渡层120的数量与非对称耦合量子阱的数量相同，即非对称耦合量子阱结构为AlxGa1-xAs/AlyGa1-yAs/AlzGa1-zAs+AlxGa1-xAs+AlxGa1-xAs/AlyGa1-yAs/AlzGa1-zAs+AlxGa1-xAs+AlxGa1-xAs/AlyGa1-yAs/AlzGa1-zAs+AlxGa1-xAs，其中，3个非对称耦合量子阱中的势阱层122的厚度依次减小。较佳地，AlxGa1-xAs/AlyGa1- yAs/AlzGa1-zAs+AlxGa1-xAs+AlxGa1-xAs/AlyGa1-yAs/AlzGa1-zAs+AlxGa1-xAs+AlxGa1-xAs/AlyGa1-yAs/AlzGa1-zAs+AlxGa1-xAs结构中每一层的厚度的取值范围分别为3.5nm～4.5nm、2.5nm～3.5nm、3.5nm～4.5nm、25nm～30nm、3.5nm～4.5nm、1.5nm～2.5nm、3.5nm～4.5nm、25nm～30nm、3.5nm～4.5nm、1nm～2nm、3.5nm～4.5nm、25nm～30nm。本实施例中AlxGa1-xAs/AlyGa1-yAs/AlzGa1-zAs+AlxGa1-xAs+AlxGa1-xAs/AlyGa1-yAs/AlzGa1-zAs+AlxGa1-xAs+AlxGa1-xAs/AlyGa1-yAs/AlzGa1-zAs+AlxGa1-xAs结构中每一层的厚度分别为4nm、3nm、4nm、25nm、4nm、2nm、4nm、25nm、4nm、1.5nm、4nm、25nm。
本实施例中第一p型限制层100的材质为p型AlaGa1-aAs、厚度为800nm～1600nm、掺杂浓度为1╳1019cm-3～3╳1019cm-3，a的取值范围为0.35～0.61，例如，a的取值可以为0.35、0.45、0.5、0.61，第一p型限制层100的厚度可以为800nm、1000nm、1300nm、1600nm，第一p型限制层100的掺杂浓度可以为1╳1019cm-3、2╳1019cm-3、3╳1019cm-3。第一n型限制层102的材质为n型AlbGa1-bAs、厚度为800nm～1600nm、掺杂浓度为3╳1018cm-3～7╳1018cm-3，b的取值范围为0.35～0.61，例如，b的取值可以为0.35、0.45、0.5、0.61，第一n型限制层102的厚度可以为800nm、1000nm、1300nm、1600nm，第一n型限制层102的掺杂浓度可以为3╳1018cm-3、5╳1018cm-3、7╳1018cm-3。窗口层103的材质为n型AlcGadAs、厚度为20nm～70nm，c的取值范围为0.3～0.4，d的取值范围为0.4～0.5，本实施例中c的取值为0.35，d的取值为0.45，即窗口层24的结构为Al0.35Ga0.45As，窗口层103的厚度可以为20nm、30nm、45nm、60nm、70nm。
本实施例中的隧穿结31b由p型GaAs层和n型GaAs层组成，p型GaAs层位于n型GaAs层与电子阻挡层110之间，隧穿结31b的厚度为20nm～80nm，p型GaAs层的掺杂浓度为0.5╳1019cm-3～3.5╳1019cm-3，n型GaAs层的掺杂浓度为0.5╳1019cm-3～2.5╳1019cm-3。例如，隧穿结31b的厚度可以为20nm、25nm、35nm、50nm、70nm、80nm，p型GaAs层的掺杂浓度可以为0.5╳1019cm-3、1╳1019cm-3、2╳1019cm-3、3.5╳1019cm-3，n型GaAs层的掺杂浓度可以为0.5╳1019cm-3、1╳1019cm-3、2╳1019cm-3、2.5╳1019cm-3。
电子阻挡层110的材质为p型AleGa1-eAs、厚度为30nm～100nm、掺杂浓度为1.5╳1019cm-3～2.5╳1019cm-3，e的取值范围为0.5～0.6，本实施例中e的取值为0.55，即电子阻挡层110的结构为Al0.55Ga0.45As。电子阻挡层110的厚度可以为30nm、40nm、60nm、75nm、90nm、100nm，电子阻挡层110的掺杂浓度可以为1╳1019cm-3、2╳1019cm-3、3╳1019cm-3，本实施例中电子阻挡层110的掺杂浓度可以为2╳1019cm-3。第二p型限制层111的材质为p型AlcGa1-cAs、厚度为800nm～1600nm、掺杂浓度为1╳1019cm-3～3╳1019cm-3，c的取值范围为0.35～0.61，例如，c的取值可以为0.35、0.45、0.5、0.61，第二p型限制层111的厚度可以为800nm、1000nm、1300nm、1600nm，第二p型限制层111的掺杂浓度可以为1╳1019cm-3、2╳1019cm-3、3╳1019cm-3。第二n型限制层112的材质为n型AldGa1-dAs、厚度为800nm～1600nm、掺杂浓度为3╳1018cm-3～7╳1018cm-3，d的取值范围为0.35～0.61，例如，d的取值可以为0.35、0.45、0.5、0.61，第二n型限制层112的厚度可以为800nm、1000nm、1300nm、1600nm，第二n型限制层112的掺杂浓度可以为3╳1018cm-3、5╳1018cm-3、7╳1018cm-3。
本实施例中的红外LED器件不包括衬底，从而实现了器件的小型化；在红外层31上设置光子晶体层32，光子晶体层32包括多个光子晶体320，通过多个光子晶320大大提升了整个器件的出光效率；通过将LED芯片层3倒置在导热基板1上，通过导热基板1大大提升了整个器件的散热效率；此外，通过在LED芯片层3与导热基板1之间设置具有高反射率的反射层2，进一步提升了整个器件的出光效率，整个红外LED器件结构紧凑，从而在实现小型化的同时提升了出光效率。
参照图5a～5e本实施例还提供了一种红外LED器件的制备方法，所述制备方法包括步骤：
S1、提供一衬底10，如图5a所示；
S2、在衬底10上依次生长腐蚀阻挡层20、LED芯片层3、反射层2，LED芯片层3包括红外层31和光子晶体材料层30，光子晶体材料层30位于腐蚀阻挡层20与红外层31之间，如图5b所示；
S3、将反射层2与导热基板1焊接，如图5c所示；
S4、利用腐蚀液除去衬底10与腐蚀阻挡层20，腐蚀液对腐蚀阻挡层20的腐蚀速率大于腐蚀液对衬底10的腐蚀速率，如图5d所示；
S5、对光子晶体材料层30进行刻蚀形成具有光子晶体阵列的光子晶体层32，以获得红外LED器件，光子晶体阵列包括阵列排布的多个光子晶体320，如图5e所示。
在步骤S1中，衬底10的材质为GaAs，其厚度为0.5μm～1μm，例如，衬底10的厚度可以为0.5μm、0.7μm、1μm。
在步骤S2中，利用分子束外延技术在衬底10上依次生长腐蚀阻挡层20、光子晶体材料层30、第二n型限制层113、第二有源层112、第二p型限制层111、电子阻挡层110、隧穿结31b、窗口层103、第一n型限制层102、第一有源层101、第一p型限制层100，第一p型限制层100上蒸镀一层金属薄膜，以形成反射层2。其中，腐蚀阻挡层20的材质为AlAs，其厚度为0.5μm～1μm，例如，腐蚀阻挡层20的厚度可以为0.5μm、0.7μm、1μm。
在步骤S3中，将步骤S2中的结构倒置在导热基板1上并通过焊接的方式将反射层2与导热基板1进行连接。
在步骤S4中，利用腐蚀液对衬底10和腐蚀阻挡层20的腐蚀速率的差异来去除衬底10和腐蚀阻挡层20，其中，腐蚀液对腐蚀阻挡层20的腐蚀速率大于腐蚀液对衬底10的腐蚀速率。
在步骤S5中，采用反应离子刻蚀技术对光子晶体材料层30进行刻蚀获得具有光子晶体阵列的光子晶体层32，光子晶体阵列包括阵列排布的多个光子晶体320。具体地，以SiO2为模板，以CH4/H2为刻蚀气体来对光子晶体材料层30进行刻蚀。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种红外LED器件，其特征在于，包括从下至上依次堆叠设置的导热基板、反射层及LED芯片层；所述LED芯片层包括红外层和光子晶体层，所述红外层位于所述光子晶体层与所述反射层之间；所述光子晶体层具有光子晶体阵列，所述光子晶体阵列包括阵列排布的多个光子晶体。
2.根据权利要求1所述的红外LED器件，其特征在于，所述红外层包括第一红外光外延层、隧穿结、第二红外光外延层。
3.根据权利要求2所述的红外LED器件，其特征在于，所述第一红外光外延层包括从下而上依次堆叠设置的第一p型限制层、第一有源层、第一n型限制层、窗口层。
4.根据权利要求3所述的红外LED器件，其特征在于，所述第二红外光外延层包括从下而上依次堆叠设置的电子阻挡层、第二p型限制层、第二有源层、第二n型限制层。
5.根据权利要求4所述的红外LED器件，其特征在于，所述第一有源层、第二有源层均为非对称耦合量子阱结构；所述非对称耦合量子阱结构包括交替生长的非对称耦合量子阱和过渡层。
6.根据权利要求5所述的红外LED器件，其特征在于，所述非对称耦合量子阱包括第一势垒层、第二势垒层及位于所述第一势垒层、第二势垒层之间的势阱层，所述第一势垒层为AlxGa1-xAs，所述势阱层为AlyGa1-yAs，所述第二势垒层为AlzGa1-zAs，所述过渡层的材质为AlxGa1-xAs。
7.根据权利要求6所述的红外LED器件，其特征在于，x为0.35～0.4、y为0.18～0.25、z为0.35～0.4。
8.根据权利要求7所述的红外LED器件，其特征在于，所述非对称耦合量子阱的数量为3个，3个所述非对称耦合量子阱中的势阱层的厚度依次减小。
9.根据权利要求1～8任一所述的红外LED器件，其特征在于，所述光子晶体的形状为圆孔，和/或所述光子晶体层的厚度为200nm～300nm，所述光子晶体的深度为60nm～80nm，和/或所述光子晶体的孔径为30nm～80nm，任意相邻两个所述光子晶体之间的距离为200nm～500nm。
10.一种红外LED器件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括步骤：
提供一衬底；
在所述衬底上依次生长腐蚀阻挡层、LED芯片层、反射层，所述LED芯片层包括红外层和光子晶体材料层，所述光子晶体材料层位于所述腐蚀阻挡层与所述红外层之间；
将所述反射层与导热基板焊接；
利用腐蚀液除去所述衬底与所述腐蚀阻挡层，所述腐蚀液对所述腐蚀阻挡层的腐蚀速率大于所述腐蚀液对所述衬底的腐蚀速率；
对所述光子晶体材料层进行刻蚀形成具有光子晶体阵列的光子晶体层，以获得红外LED器件，所述光子晶体阵列包括阵列排布的多个光子晶体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910300225.1A CN110071210B (zh) | 2019-04-15 | 2019-04-15 | 红外led器件及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910300225.1A CN110071210B (zh) | 2019-04-15 | 2019-04-15 | 红外led器件及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110071210A true CN110071210A (zh) | 2019-07-30 |
| CN110071210B CN110071210B (zh) | 2020-10-23 |
Family
ID=67367789
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910300225.1A Active CN110071210B (zh) | 2019-04-15 | 2019-04-15 | 红外led器件及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110071210B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113690347A (zh) * | 2021-10-27 | 2021-11-23 | 南昌凯捷半导体科技有限公司 | 一种具有亚波长抗反射光栅mini LED的制作方法 |
Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1741295A (zh) * | 2004-08-27 | 2006-03-01 | 京瓷株式会社 | 发光元件及其制造方法以及使用发光元件的照明装置 |
| CN1877872A (zh) * | 2005-06-09 | 2006-12-13 | 中国科学院半导体研究所 | 光子晶体结构GaN基蓝光发光二极管结构及制作方法 |
| CN101212008A (zh) * | 2006-12-29 | 2008-07-02 | 台达电子工业股份有限公司 | 电致发光装置及其制造方法 |
| CN101740674A (zh) * | 2008-11-26 | 2010-06-16 | 晶元光电股份有限公司 | 发光元件结构及其制造方法 |
| CN103500784A (zh) * | 2013-09-26 | 2014-01-08 | 厦门乾照光电股份有限公司 | 一种近红外发光二极管的外延结构、生长工艺及芯片工艺 |
| CN103715326A (zh) * | 2014-01-14 | 2014-04-09 | 厦门乾照光电股份有限公司 | 近红外发光二极管及其制造方法 |
| CN103915538A (zh) * | 2014-03-28 | 2014-07-09 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种用于提高qwip-led光提取效率的二维光子晶体厚膜 |
| CN104167473A (zh) * | 2014-08-11 | 2014-11-26 | 厦门乾照光电股份有限公司 | 一种高晶体质量红外发光二极管的外延生长方法 |
| CN104617195A (zh) * | 2015-02-06 | 2015-05-13 | 扬州乾照光电有限公司 | 一种近红外发光二极管及其生产方法 |
| CN204946942U (zh) * | 2015-08-12 | 2016-01-06 | 深圳市旭晟实业有限公司 | 一种高辐射强度、高输出的红外led封装结构 |
| CN105633226A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-06-01 | 天津三安光电有限公司 | 一种具有双结的红外光发光二极管 |
| CN108028296A (zh) * | 2015-09-11 | 2018-05-11 | 阿聚尔斯佩西太阳能有限责任公司 | 红外led |
| KR20180076497A (ko) * | 2016-12-28 | 2018-07-06 | 엘지이노텍 주식회사 | 반도체 소자 및 이를 구비한 반도체 소자 패키지 |
| CN108878601A (zh) * | 2018-06-27 | 2018-11-23 | 山东浪潮华光光电子股份有限公司 | 一种GaAs基红外倒装LED外延片结构及其制备方法 |
-
2019
- 2019-04-15 CN CN201910300225.1A patent/CN110071210B/zh active Active
Patent Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1741295A (zh) * | 2004-08-27 | 2006-03-01 | 京瓷株式会社 | 发光元件及其制造方法以及使用发光元件的照明装置 |
| CN1877872A (zh) * | 2005-06-09 | 2006-12-13 | 中国科学院半导体研究所 | 光子晶体结构GaN基蓝光发光二极管结构及制作方法 |
| CN101212008A (zh) * | 2006-12-29 | 2008-07-02 | 台达电子工业股份有限公司 | 电致发光装置及其制造方法 |
| CN101740674A (zh) * | 2008-11-26 | 2010-06-16 | 晶元光电股份有限公司 | 发光元件结构及其制造方法 |
| CN103500784A (zh) * | 2013-09-26 | 2014-01-08 | 厦门乾照光电股份有限公司 | 一种近红外发光二极管的外延结构、生长工艺及芯片工艺 |
| CN103715326A (zh) * | 2014-01-14 | 2014-04-09 | 厦门乾照光电股份有限公司 | 近红外发光二极管及其制造方法 |
| CN103915538A (zh) * | 2014-03-28 | 2014-07-09 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种用于提高qwip-led光提取效率的二维光子晶体厚膜 |
| CN104167473A (zh) * | 2014-08-11 | 2014-11-26 | 厦门乾照光电股份有限公司 | 一种高晶体质量红外发光二极管的外延生长方法 |
| CN104617195A (zh) * | 2015-02-06 | 2015-05-13 | 扬州乾照光电有限公司 | 一种近红外发光二极管及其生产方法 |
| CN204946942U (zh) * | 2015-08-12 | 2016-01-06 | 深圳市旭晟实业有限公司 | 一种高辐射强度、高输出的红外led封装结构 |
| CN108028296A (zh) * | 2015-09-11 | 2018-05-11 | 阿聚尔斯佩西太阳能有限责任公司 | 红外led |
| CN105633226A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-06-01 | 天津三安光电有限公司 | 一种具有双结的红外光发光二极管 |
| KR20180076497A (ko) * | 2016-12-28 | 2018-07-06 | 엘지이노텍 주식회사 | 반도체 소자 및 이를 구비한 반도체 소자 패키지 |
| CN108878601A (zh) * | 2018-06-27 | 2018-11-23 | 山东浪潮华光光电子股份有限公司 | 一种GaAs基红外倒装LED外延片结构及其制备方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113690347A (zh) * | 2021-10-27 | 2021-11-23 | 南昌凯捷半导体科技有限公司 | 一种具有亚波长抗反射光栅mini LED的制作方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110071210B (zh) | 2020-10-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101669219B (zh) | 带有直立式纳米线结构的led及其制作方法 | |
| Chen et al. | High performance InGaN/GaN nanorod light emitting diode arrays fabricated by nanosphere lithography and chemical mechanical polishing processes | |
| CN102983129B (zh) | 发光器件 | |
| US8298840B2 (en) | Dual sided processing and devices based on freestanding nitride and zinc oxide films | |
| CN104465849B (zh) | 半导体光检测装置 | |
| CN106571405B (zh) | 一种带有GaN纳米线阵列的紫外探测器及其制作方法 | |
| EP3350892B1 (en) | Nanowire laser structure and fabrication method | |
| WO2008059593A1 (fr) | Dispositif de cellule solaire superposée | |
| US8558274B2 (en) | Light-emitting diode and method of manufacturing the same | |
| Cho et al. | P-type silicon as hole supplier for nitride-based UVC LEDs | |
| KR20150090035A (ko) | 고변환 효율을 갖는 광발전 소자 | |
| US9093595B2 (en) | Photo detection device | |
| Lin et al. | Growth and characterization of ZnO/ZnTe core/shell nanowire arrays on transparent conducting oxide glass substrates | |
| CN110931611A (zh) | 高效微装置 | |
| Chen et al. | Improved electro-optical and photoelectric performance of GaN-based micro-LEDs with an atomic layer deposited AlN passivation layer | |
| JP2012119569A (ja) | 窒化物半導体素子 | |
| CN110071210A (zh) | 红外led器件及其制备方法 | |
| CN106300016A (zh) | GaSb基单管双区结构短脉冲激光器及其制备方法 | |
| DE102008035559A1 (de) | Elektrolumineszenz oder Photovoltaikquelle | |
| US20160155940A1 (en) | Inorganic light emitting memory and method for producing the same | |
| CN104953467B (zh) | 一种氮化镓基半导体激光器及其制作方法 | |
| WO2021189523A1 (zh) | 一种超柔性透明半导体薄膜及其制备方法 | |
| CN110137325A (zh) | 红外led器件及其制备方法 | |
| US9356167B2 (en) | Semiconductor ultraviolet (UV) photo-detecting device | |
| CN205565287U (zh) | 一种集成吸收波导的太赫兹量子级联激光器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |