CN111403566A - 具有侧壁场板的发光二极管器件结构及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有侧壁场板的发光二极管器件结构及其制备方法。侧壁场板结构由绝缘层和覆盖于绝缘层上的阳极电极构成；绝缘层覆盖于发光二极管台面中的电流扩展层、空穴传输层、电子阻挡层和有源区的侧壁及电子传输层的上表面；发光二极管台面中电子阻挡层到电流扩展层侧壁的绝缘层宽度为0.001～1μm，电子传输层上表面的绝缘层的宽度大于电子阻挡层到电流扩展层的侧壁的绝缘层宽度；利用侧壁场板结构耗尽发光二极管器件边缘载流子，降低器件边缘处载流子浓度的特点，可以减弱器件边缘部位的非辐射复合，使整个器件的载流子得到有效地利用，最终实现发光二极管器件尤其是小尺寸发光二极管器件的光功率的提升。
Description
技术领域
本发明涉及发光二极管半导体技术领域，具体地说是一种具有侧壁场板的发光二极管器件结构及其制备方法。
背景技术
发光二极管(LED)技术具有功耗低、使用寿命长、色彩亮丽、绿色环保等优势，已在杀菌消毒、生物医学、照明、显示和通讯等领域展现出广阔的应用前景。但目前对于使用III-V族宽禁带半导体材料、小分子和高分子有机物材料、无机量子点材料等制备LED的技术仍然面临着许多亟待解决的问题，其中，LED台面边缘的缺陷导致器件严重的漏电及非辐射复合现象是急需解决的问题之一。造成这种现象的主要原因是：在对LED结构进行光刻和电感耦合等离子体干法刻蚀时会对器件裸露出来的台面边缘造成严重的损伤，台面边缘形成的悬挂健易吸附空气中的杂质，形成缺陷态，导致器件边缘的缺陷密度增加(即在器件边缘形成漏电沟道)，而流经器件边缘的载流子会被缺陷大量捕获，产生严重的漏电现象，从而减少参与辐射复合的载流子数量，降低了器件的发光效率，同时也会降低器件的可靠性。为抑制LED台面边缘的漏电现象，研究人员进行了系列探究，比如使用NO2、SINx薄膜材料、硫化铵水溶液以及硫化铵与叔丁醇的混合溶液等钝化LED台面侧壁，降低器件边缘漏电流[C.Huh,S.W.Kim,H.C.Kim,et al.Effects of sulfur treatment on electrical andoptical performance of InGaN/GaN multiple-quantum-well blue light-emittingdiodes.Appl.Phys.Lett.,2001,78(12):1766-1768]；此外，专利号为CN108461593B的中国专利公开了一种具有纳米级二氧化硅光栅钝化层的GaN基发光二极管及其加工方法，该专利通过在发光二极管凸起结构的侧壁上沉积SiO2钝化层对发光二极管表面进行保护，并限制漏电流的产生。虽然上述几种钝化层在一定程度上抑制了发光二极管器件边缘处的缺陷复合，但对器件光电性能的改善效果不佳。
发明内容
本发明的目的为针对当前存在的技术不足，提供一种具有侧壁场板的可抑制边缘非辐射复合的发光二极管器件结构及其制备方法。本发明通过将现有的任意一种标准发光二极管台面与侧壁场板结构相结合来增强发光二极管器件的边缘电场，降低LED台面边缘部位原本较高的载流子浓度，从而削弱器件边缘产生的漏电流，有效地增强LED内部的辐射复合率，改善LED的发光效率。
本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：
一种具有侧壁场板的发光二极管器件结构，其特征为侧壁场板结构由绝缘层(109)和覆盖于绝缘层上的阳极电极(111)构成；在发光二极管台面中的电子传输层(103)上表面和电子阻挡层(105)到电流扩展层(107)的侧壁设置侧壁场板结构；或者在发光二极管台面中的电子传输层(103)上表面、电子阻挡层(105)到电流扩展层(107)的侧壁和电流扩展层(107)上表面边缘设置侧壁场板结构。
本发明的具有侧壁场板的发光二极管器件结构，所述的侧壁场板结构中覆盖于电子传输层上表面的绝缘层的高度(H1)为电子传输层(103)上表面到有源区层(104)上表面之间的距离，覆盖于电子传输层上表面的绝缘层的宽度(W1)为0.001～500μm；覆盖于电子阻挡层到电流扩展层的侧壁的绝缘层的高度(H2)为电子阻挡层(105)到电流扩展层(107)的侧壁高度，覆盖于电子阻挡层到电流扩展层的侧壁的绝缘层的宽度(W2)为0.001～1μm，其中W2<W1；覆盖于电流扩展层上表面边缘的绝缘层的高度(H3)为0.001～1μm，覆盖于电流扩展层上表面边缘的绝缘层的宽度(W3)为0.001～200μm。
本发明的具有侧壁场板的发光二极管器件结构，其特征为侧壁场板结构可同时覆盖部分阴极电极(108)。
本发明的具有侧壁场板的发光二极管器件结构，所述的侧壁场板结构中覆盖于阴极电极上表面的绝缘层的高度(H4)为阴极电极(108)上表面到有源区层(104)上表面之间的距离，覆盖于阴极电极上表面的绝缘层的宽度(W4)为阴极电极(108)宽度的0.1％～90％。
本发明的具有侧壁场板的发光二极管器件结构，所述的侧壁场板结构中的绝缘层(109)所使用的材料为非掺杂的SiO2、Al2O3、Si3N4、HfO2、Ta2O5、AlN、LiF、金刚石或PMMA。
本发明的具有侧壁场板的发光二极管器件结构，所述的侧壁场板结构中覆盖于绝缘层上的阳极电极(111)材质与标准发光二极管中覆盖于电流扩展层上的阳极电极(110)材质相同，其材质均为Au、ITO、Ni/Au、Cr/Au、Pt/Au或Ni/Al。
本发明的具有侧壁场板的发光二极管器件结构，所述的侧壁场板结构中覆盖于绝缘层上的阳极电极(111)的覆盖范围不包括制备于电子传输层(103)上表面和阴极电极(108)上表面的绝缘层(109)的侧壁；覆盖于绝缘层上的阳极电极(111)和标准发光二极管中覆盖于电流扩展层上的阳极电极(110)可以相连成为一个阳极电极或者分开成为两个独立的阳极电极；覆盖于绝缘层上的阳极电极(111)的厚度与标准发光二极管中覆盖于电流扩展层上的阳极电极(110)的厚度相同。
本发明的具有侧壁场板的发光二极管器件结构，其特征为所述发光二极管台面为标准发光二极管中的任意一种，发光二极管台面的尺寸为1～1000μm；标准发光二极管器件结构主要包括衬底(101)、缓冲层(102)、电子传输层(103)、有源区层(104)、电子阻挡层(105)、空穴传输层(106)、电流扩展层(107)、阴极电极(108)和覆盖于电流扩展层上的阳极电极(110)。
本发明的具有侧壁场板的发光二极管器件结构，其特征为有源区层(104)包括但不限于多量子阱结构、量子点层、钙钛矿层或有机物层。
本发明的具有侧壁场板的发光二极管器件结构，其侧壁场板结构未覆盖阴极电极(108)时，制备方法包括如下步骤：
1)用蒸镀、沉积或液相旋涂等发光二极管外延技术，在衬底(101)表面上依次外延生长缓冲层(102)、电子传输层(103)、有源区层(104)、电子阻挡层(105)、空穴传输层(106)和电流扩展层(107)，得到发光二极管的外延层结构；
2)通过光刻和干法刻蚀工艺对外延层结构进行刻蚀至电子传输层(103)，制作成发光二极管台面；
3)用蒸镀、沉积或液相旋涂等方式，在得到的发光二极管台面上沉积或旋涂绝缘层(109)；
4)通过光刻和湿法刻蚀技术制作出侧壁场板结构中的绝缘层图案，该图案中覆盖于电子传输层上表面的绝缘层的高度(H1)为电子传输层(103)上表面到有源区层(104)上表面之间的距离，覆盖于电子传输层上表面的绝缘层的宽度(W1)为0.001～500μm；覆盖于电子阻挡层到电流扩展层的侧壁的绝缘层的高度(H2)为电子阻挡层(105)到电流扩展层(107)的侧壁高度，覆盖于电子阻挡层到电流扩展层的侧壁的绝缘层的宽度(W2)为0.001～1μm，其中W2<W1；覆盖于电流扩展层上表面边缘的绝缘层的高度(H3)为0.001～1μm，覆盖于电流扩展层上表面边缘的绝缘层的宽度(W3)为0.001～200μm；
5)光刻并蒸镀制作出覆盖于电流扩展层上的阳极电极(110)和覆盖于绝缘层上的阳极电极(111)；
6)光刻并蒸镀制作出覆盖于电子传输层(103)上的阴极电极(108)。
本发明的具有侧壁场板的发光二极管器件结构，其侧壁场板结构覆盖部分阴极电极(108)时，制备步骤与上述步骤基本一致，不同的是上述步骤6)在上述步骤3)前完成，具体制备方法包括如下步骤：
1)用蒸镀、沉积或液相旋涂等发光二极管外延技术，在衬底(101)表面上依次外延生长缓冲层(102)、电子传输层(103)、有源区层(104)、电子阻挡层(105)、空穴传输层(106)和电流扩展层(107)，得到发光二极管的外延层结构；
2)通过光刻和干法刻蚀工艺对外延层结构进行刻蚀至电子传输层(103)，制作成发光二极管台面；
3)光刻并蒸镀制作出覆盖于电子传输层(103)上的阴极电极(108)；
4)用蒸镀、沉积或液相旋涂等方式，在得到的覆盖有阴极电极(108)的发光二极管台面上沉积或旋涂绝缘层(109)；
5)通过光刻和湿法刻蚀技术制作出侧壁场板结构中的绝缘层图案，该图案中覆盖于电子传输层上表面的绝缘层的高度(H1)为电子传输层(103)上表面到有源区层(104)上表面之间的距离，覆盖于电子传输层上表面的绝缘层的宽度(W1)为0.001～500μm；覆盖于电子阻挡层到电流扩展层的侧壁的绝缘层的高度(H2)为电子阻挡层(105)到电流扩展层(107)的侧壁高度，覆盖于电子阻挡层到电流扩展层的侧壁的绝缘层的宽度(W2)为0.001～1μm，其中W2<W1；覆盖于电流扩展层上表面边缘的绝缘层的高度(H3)为0.001～1μm，覆盖于电流扩展层上表面边缘的绝缘层的宽度(W3)为0.001～200μm；覆盖于阴极电极上表面的绝缘层的高度(H4)为阴极电极(108)上表面到有源区层(104)上表面之间的距离，覆盖于阴极电极上表面的绝缘层的宽度(W4)为阴极电极(108)宽度的0.1％～90％；
6)光刻并蒸镀制作出覆盖于电流扩展层上的阳极电极(110)和覆盖于绝缘层上的阳极电极(111)。
本发明的有益效果是：
(1)与现有技术相比，本发明中具有侧壁场板的发光二极管器件结构是将侧壁场板结构与标准发光二极管器件进行了巧妙的结合，通过利用侧壁场板结构耗尽发光二极管器件边缘载流子浓度的特点，改善了发光二极管器件的发光效率。形成的侧壁场板结构可以使发光二极管器件的边缘产生一定的耗尽区域，使器件边缘的载流子浓度有效降低，进而减弱了器件边缘部位的非辐射复合现象，使整个器件的载流子得到有效地利用，最终使发光二极管的光功率提升。
(2)本发明中具有侧壁场板的发光二极管器件结构的制备方法易于操作，工艺简单可靠，可重复性强，生产成本低，适于产业推广。
本发明中具有侧壁场板的发光二极管器结构专门适用于光电子半导体器件，尤其适用于III-V族宽禁带半导体发光二极管器件。
附图说明：
图1为现有技术中的标准发光二极管的器件结构示意图。
图2为实施例1具有侧壁场板的发光二极管的器件结构示意图。
图3为实施例2具有侧壁场板的发光二极管的器件结构示意图。
图4为实施例3具有侧壁场板的发光二极管的器件结构示意图。
图5为实施例4具有侧壁场板的发光二极管的器件结构示意图。
图6为本发明的方法中，在衬底表面上通过外延技术制作出具备图2或图3或图4或图5所需的LED外延片结构示意图。
图7为本发明的方法中，图6所示制品在外延生长完电流扩展层之后，通过光刻和干法刻蚀工艺制作出具备图2或图3或图4或图5所示LED台面的外延片结构示意图。
图8为本发明的方法中，图7所示制品在LED台面中的电子传输层上表面、LED台面的侧壁及电流扩展层上表面的边缘上外延生长绝缘体材料，并通过光刻和湿法刻蚀技术得出具备图2所示绝缘层的外延片结构示意图。
图9为本发明的方法中，图8所示制品在绝缘层及电流扩展层上通过光刻和蒸镀技术制作出阳极电极，得出具备图2所示侧壁场板结构的示意图。
图10为本发明的方法中，图7所示制品在LED台面中的电子传输层上表面通过光刻和蒸镀技术制作出阴极电极，得出具备图4所示阴极电极的外延片结构示意图。
图11为本发明的方法中，图10所示制品在LED台面中的电子传输层上表面、阴极电极上表面、LED台面的侧壁及电流扩展层上表面的边缘外延生长绝缘体材料，并通过光刻和湿法刻蚀技术得出具备图4所示绝缘层的外延片结构示意图。
图12(a)为实施例1中具有侧壁场板的发光二极管与标准发光二极管在LED台面的左边缘处的电场强度对比图；图12(b)为实施例1中具有侧壁场板的发光二极管与标准发光二极管在LED台面的右边缘处的电场强度对比图。
图13(a)为实施例1中具有侧壁场板的发光二极管与标准发光二极管在LED台面的左边缘处的横向空穴浓度对比图；图13(b)为实施例1中具有侧壁场板的发光二极管与标准发光二极管在LED台面的右边缘处的横向空穴浓度对比图。
其中，101.衬底，102.缓冲层，103.电子传输层，104.有源区层，105.电子阻挡层，106.空穴传输层，107.电流扩展层，108.阴极电极，109.绝缘层，110.覆盖于电流扩展层上的阳极电极，111.覆盖于绝缘层上的阳极电极，H1.覆盖于电子传输层上表面的绝缘层的高度，H2.覆盖于电子阻挡层到电流扩展层的侧壁的绝缘层的高度，H3.覆盖于电流扩展层上表面边缘的绝缘层的高度，H4.覆盖于阴极电极上表面的绝缘层的高度，W1.覆盖于电子传输层上表面的绝缘层的宽度，W2.覆盖于电子阻挡层到电流扩展层的侧壁的绝缘层的宽度，W3.覆盖于电流扩展层上表面边缘的绝缘层的宽度，W4.覆盖于阴极电极上表面的绝缘层的宽度。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明提供的几种具有侧壁场板的发光二极管器件结构作进一步说明，但不以此作为对本申请权利要求保护范围的限定。
一种具有侧壁场板的发光二极管器件结构(参见图2)，在发光二极管台面中的电子传输层103上表面和电子阻挡层105、空穴传输层106和电流扩展层107的侧壁覆盖绝缘层109，并在绝缘层109上制备覆盖于绝缘层上的阳极电极111；利用绝缘层109/覆盖于绝缘层上的阳极电极111堆叠结构形成的侧壁场板结构为发光二极管器件提供较强的边缘电场，从而耗尽器件边缘部位较高的载流子浓度，减少载流子产生的缺陷复合。
所述的侧壁场板结构中覆盖于电子传输层上表面的绝缘层的高度H1为电子传输层103上表面到有源区层104上表面之间的距离，覆盖于电子传输层上表面的绝缘层的宽度W1为0.001～500μm；覆盖于电子阻挡层到电流扩展层的侧壁的绝缘层的高度H2为电子阻挡层105到电流扩展层107的侧壁高度，覆盖于电子阻挡层到电流扩展层的侧壁的绝缘层的宽度W2为0.001～1μm，其中W2<W1。
本发明的另一种具有侧壁场板的发光二极管器件结构(参见图3)，在发光二极管台面中的电子传输层103上表面、电子阻挡层105、空穴传输层106和电流扩展层107的侧壁以及电流扩展层107上表面边缘覆盖绝缘层109，并在绝缘层109上制备覆盖于绝缘层上的阳极电极111；利用绝缘层109/覆盖于绝缘层上的阳极电极111堆叠结构形成的侧壁场板结构为发光二极管器件提供较强的边缘电场，从而耗尽器件边缘部位较高的载流子浓度，减少载流子产生的缺陷复合。
所述的侧壁场板结构中覆盖于电子传输层上表面的绝缘层的高度H1为电子传输层103上表面到有源区层104上表面之间的距离，覆盖于电子传输层上表面的绝缘层的宽度W1为0.001～500μm；覆盖于电子阻挡层到电流扩展层的侧壁的绝缘层的高度H2为电子阻挡层105到电流扩展层107的侧壁高度，覆盖于电子阻挡层到电流扩展层的侧壁的绝缘层的宽度W2为0.001～1μm，其中W2<W1；覆盖于电流扩展层上表面边缘的绝缘层的高度H3为0.001～1μm，覆盖于电流扩展层上表面边缘的绝缘层的宽度W3为0.001～200μm。
本发明的另一种具有侧壁场板的发光二极管器件结构(参见图4)，在发光二极管台面中的电子传输层103上表面、电子阻挡层105、空穴传输层106和电流扩展层107的侧壁以及阴极电极108上表面覆盖绝缘层109，并在绝缘层109上制备覆盖于绝缘层上的阳极电极111；利用绝缘层109/覆盖于绝缘层上的阳极电极111堆叠结构形成的侧壁场板结构为发光二极管器件提供较强的边缘电场，从而耗尽器件边缘部位较高的载流子浓度，减少载流子产生的缺陷复合。
所述的侧壁场板结构中覆盖于电子传输层上表面的绝缘层的高度H1为电子传输层103上表面到有源区层104上表面之间的距离，覆盖于电子传输层上表面的绝缘层的宽度W1为0.001～500μm；覆盖于电子阻挡层到电流扩展层的侧壁的绝缘层的高度H2为电子阻挡层105到电流扩展层107的侧壁高度，覆盖于电子阻挡层到电流扩展层的侧壁的绝缘层的宽度W2为0.001～1μm，其中W2<W1；覆盖于阴极电极上表面的绝缘层的高度H4为阴极电极108上表面到有源区层104上表面之间的距离，覆盖于阴极电极的上表面的绝缘层宽度W4为阴极电极108宽度的0.1％～90％。
本发明的另一种具有侧壁场板的发光二极管器件结构(参见图5)，在发光二极管台面中的电子传输层103上表面、电子阻挡层105、空穴传输层106和电流扩展层107的侧壁、电流扩展层107上表面边缘以及阴极电极108上表面覆盖绝缘层109，并在绝缘层109上制备覆盖于绝缘层上的阳极电极111；利用绝缘层109/覆盖于绝缘层上的阳极电极111堆叠结构形成的侧壁场板结构为发光二极管器件提供较强的边缘电场，从而耗尽器件边缘部位较高的载流子浓度，减少载流子产生的缺陷复合。
所述的侧壁场板结构中覆盖于电子传输层上表面的绝缘层的高度H1为电子传输层103上表面到有源区层104上表面之间的距离，覆盖于电子传输层上表面的绝缘层的宽度W1为0.001～500μm；覆盖于电子阻挡层到电流扩展层的侧壁的绝缘层的高度H2为电子阻挡层105到电流扩展层107的侧壁高度，覆盖于电子阻挡层到电流扩展层的侧壁的绝缘层的宽度W2为0.001～1μm，其中W2<W1；覆盖于电流扩展层上表面边缘的绝缘层的高度H3为0.001～1μm，覆盖于电流扩展层上表面边缘的绝缘层的宽度W3为0.001～200μm；覆盖于阴极电极上表面的绝缘层的高度H4为阴极电极108的上表面到有源区层104的上表面之间的距离，覆盖于阴极电极上表面的绝缘层的宽度W4为阴极电极108宽度的0.1％～90％。
所述的侧壁场板结构中的绝缘层109所使用的材料为非掺杂的SiO2、Al2O3、Si3N4、HfO2、Ta2O5、AlN、LiF、金刚石或PMMA等。
所述的侧壁场板结构中覆盖于绝缘层上的阳极电极111材质与标准发光二极管中覆盖于电流扩展层上的阳极电极110材质相同，其材质均为Au、ITO、Ni/Au、Cr/Au、Pt/Au或Ni/Al等。
所述的侧壁场板结构中覆盖于绝缘层上的阳极电极111覆盖范围不包括制备于电子传输层103上表面和阴极电极108上表面的绝缘层109的侧壁；覆盖于绝缘层上的阳极电极111和标准发光二极管中覆盖于电流扩展层上的阳极电极110可以相连成为一个阳极电极或者分开成为两个独立的阳极电极；覆盖于绝缘层上的阳极电极111的厚度与标准发光二极管中覆盖于电流扩展层上的阳极电极110厚度相同。
所述的发光二极管台面为标准发光二极管中的任意一种，发光二极管台面的尺寸为1～1000μm；
所述的标准发光二极管的结构主要包括衬底101、缓冲层102、电子传输层103、有源区层104、电子阻挡层105、空穴传输层106、电流扩展层107、阴极电极108和覆盖于电流扩展层上的阳极电极110。(参见图1)
所述的有源区层104包括但不限于多量子阱结构、量子点层、钙钛矿层或有机物层，其材质包括但不限于GaN、AlGaN、InGaN、AlInGaN、GaAs、AlGaAs或AlGaInP。
所述的阴极电极108的材质为Ag、LiF、MgO、Al/Au、Cr/Au或Ti/Al/Ti/Au等，覆盖于电子传输层103的上表面。
所述的在发光二极管台面中的电子传输层103上表面和电子阻挡层105、空穴传输层106和电流扩展层107的侧壁设置有侧壁场板结构的发光二极管器件的制备方法，包括如下步骤：
1)用蒸镀、沉积或液相旋涂等发光二极管外延技术，在衬底101表面上依次外延生长缓冲层102、电子传输层103、有源区层104、电子阻挡层105、空穴传输层106和电流扩展层107，得到发光二极管的外延层结构；
2)通过光刻和干法刻蚀工艺对外延层结构进行刻蚀至电子传输层103，制作成发光二极管台面；
3)用蒸镀、沉积或液相旋涂等方式，在得到的发光二极管台面上沉积或旋涂绝缘层109；
4)将绝缘层109通过光刻和湿法刻蚀技术制作出侧壁场板结构中的绝缘层图案，该图案中覆盖于电子传输层上表面的绝缘层的高度H1为电子传输层103上表面到有源区层104上表面之间的距离，覆盖于电子传输层上表面的绝缘层的宽度W1为0.001～500μm；覆盖于电子阻挡层到电流扩展层的侧壁的绝缘层的高度H2为电子阻挡层105到电流扩展层107的侧壁高度，覆盖于电子阻挡层到电流扩展层的侧壁的绝缘层的宽度W2为0.001～1μm，其中W2<W1；
5)光刻并蒸镀制作出覆盖于电流扩展层上的阳极电极110和覆盖于绝缘层上的阳极电极111；
6)光刻并蒸镀制作出覆盖于电子传输层103上的阴极电极108。
所述的在发光二极管台面中的电子传输层103上表面、电子阻挡层105、空穴传输层106和电流扩展层107的侧壁以及电流扩展层107上表面边缘设置有侧壁场板结构的发光二极管器件的制备方法，步骤与上述步骤基本一致，不同的是在步骤4)中通过光刻和湿法刻蚀技术制作出侧壁场板结构中的绝缘层图案，该图案中覆盖于电子传输层上表面的绝缘层的高度H1为电子传输层103上表面到有源区层104上表面之间的距离，覆盖于电子传输层上表面的绝缘层的宽度W1为0.001～500μm；覆盖于电子阻挡层到电流扩展层的侧壁的绝缘层的高度H2为电子阻挡层105到电流扩展层107的侧壁高度，覆盖于电子阻挡层到电流扩展层的侧壁的绝缘层的宽度W2为0.001～1μm，其中W2<W1；覆盖于电流扩展层上表面边缘的绝缘层的高度H3为0.001～1μm，覆盖于电流扩展层上表面边缘的绝缘层的宽度W3为0.001～200μm。
所述的在发光二极管台面中的电子传输层103上表面、电子阻挡层105、空穴传输层106和电流扩展层107的侧壁以及阴极电极108上表面设置有侧壁场板结构的发光二极管器件的制备方法，包括如下步骤：
1)用蒸镀、沉积或液相旋涂等发光二极管外延技术，在衬底101表面上依次外延生长缓冲层102、电子传输层103、有源区层104、电子阻挡层105、空穴传输层106和电流扩展层107，得到发光二极管的外延层结构；
2)通过光刻和干法刻蚀工艺对外延层结构进行刻蚀至电子传输层103，制作成发光二极管台面；
3)光刻并蒸镀制作出覆盖于电子传输层103上的阴极电极108；
4)用蒸镀、沉积或液相旋涂等方式，在得到的覆盖有阴极电极108的发光二极管台面上沉积或旋涂绝缘层109；
5)将绝缘层109通过光刻和湿法刻蚀技术制作出侧壁场板结构中的绝缘层图案，该图案中该图案中覆盖于电子传输层上表面的绝缘层的高度H1为电子传输层103上表面到有源区层104上表面之间的距离，覆盖于电子传输层上表面的绝缘层的宽度W1为0.001～500μm；覆盖于电子阻挡层到电流扩展层的侧壁的绝缘层的高度H2为电子阻挡层105到电流扩展层107的侧壁高度，覆盖于电子阻挡层到电流扩展层的侧壁的绝缘层的宽度W2为0.001～1μm，其中W2<W1；覆盖于阴极电极上表面的绝缘层的高度H4为阴极电极108的上表面到有源区层104的上表面之间的距离，覆盖于阴极电极上表面的绝缘层的宽度W4为阴极电极108宽度的0.1％～90％；
6)光刻并蒸镀制作出覆盖于电流扩展层上的阳极电极110和覆盖于绝缘层上的阳极电极111。
所述的在发光二极管台面中的电子传输层103上表面、电子阻挡层105、空穴传输层106和电流扩展层107的侧壁、电流扩展层107上表面边缘以及阴极电极108上表面设置有侧壁场板结构的发光二极管器件的制备方法，步骤与上述步骤基本一致，不同的是在步骤5)中通过光刻和湿法刻蚀技术制作出侧壁场板结构中的绝缘层图案，该图案中覆盖于电子传输层上表面的绝缘层的高度H1为电子传输层103上表面到有源区层104上表面之间的距离，覆盖于电子传输层上表面的绝缘层的宽度W1为0.001～500μm；覆盖于电子阻挡层到电流扩展层的侧壁的绝缘层的高度H2为电子阻挡层105到电流扩展层107的侧壁高度，覆盖于电子阻挡层到电流扩展层的侧壁的绝缘层的宽度W2为0.001～1μm，其中W2<W1；覆盖于电流扩展层上表面边缘的绝缘层的高度H3为为0.001～1μm，覆盖于电流扩展层上表面边缘的绝缘层的宽度W3为0.001～200μm；覆盖于阴极电极上表面的绝缘层的高度H4为阴极电极108的上表面到有源区层104的上表面之间的距离，覆盖于阴极电极上表面的绝缘层的宽度W4为阴极电极108宽度的0.1％～90％。
所述的具有侧壁场板的发光二极管器件结构，其所涉及的原材料均可通过一般性途径获得，其制备方法中的操作工艺是本技术领域的技术人员所具备的。
本发明中具有侧壁场板的发光二极管器件结构是将侧壁场板结构与标准发光二极管器件进行了巧妙的结合，因此以下三个实施例主要针对拥有不同侧壁场板结构的器件进行设计与验证。本发明未述及之处适用于现有技术。
实施例1
本实施例所述的具有侧壁场板的发光二极管器件结构及其制备方法可参见图2、图6、图7、图8、图9、图12和图13：
图2所示实施例表明，本发明具有侧壁场板的发光二极管器件结构，其结构包括：衬底101、缓冲层102、电子传输层103、有源区层104、电子阻挡层105、空穴传输层106、电流扩展层107、阴极电极108、绝缘层109、覆盖于电流扩展层上的阳极电极110和覆盖于绝缘层上的阳极电极111。
图6所示结构表明，本实施例中，在衬底101上通过外延技术制作出LED外延片结构示意图。其结构包括：衬底101、缓冲层102、电子传输层103、有源区层104、电子阻挡层105、空穴传输层106和电流扩展层107。
图7所示结构表明，本实施例中，在外延生长完电流扩展层107后，通过光刻和干法刻蚀工艺制作发光二极管台面的外延片结构示意图。其结构包括：衬底101、缓冲层102、电子传输层103、有源区层104、电子阻挡层105、空穴传输层106和电流扩展层107。
图8所示结构表明，本实施例中，通过光刻和湿法刻蚀技术制作出覆盖有绝缘层109的发光二极管台面的外延结构示意图，其结构包括：衬底101、缓冲层102、电子传输层103、有源区层104、电子阻挡层105、空穴传输层106、电流扩展层107和绝缘层109。
图9所示结构表明，本实施例中，分别在电流扩展层107及绝缘层109上通过光刻技术和蒸镀技术制作出覆盖于电流扩展层上的阳极电极110和覆盖于绝缘层上的阳极电极111，得出具有侧壁场板结构的器件结构示意图，其结构包括：衬底101、缓冲层102、电子传输层103、有源区层104、电子阻挡层105、空穴传输层106、电流扩展层107、绝缘层109、覆盖于电流扩展层上的阳极电极110和覆盖于绝缘层上的阳极电极111。
图12(a)和图12(b)所示曲线表明，在本实施例中虚线所代表的具有侧壁场板的发光二极管在LED台面的左右边缘处的电场强度较标准发光二极管台面的左右边缘处的电场强度均增加了37.5％。
图13(a)和图13(b)所示曲线表明，在本实施例中与标准发光二极管相比，具有侧壁场板的发光二极管的左右侧壁边缘处的空穴浓度均降低了26.4％。
所述的具有侧壁场板的发光二极管器件结构的尺寸为20μm×20μm。
所述的衬底101使用蓝宝石；缓冲层102的材料为AlN；电子传输层103的材料为Al0.60Ga0.40N；有源区层104为多量子阱结构，其为5个周期的Al0.45Ga0.55N/Al0.57Ga0.43N堆叠层；电子阻挡层105的材料为Al0.60Ga0.40N；空穴传输层106的材料为Al0.40Ga0.60N/GaN；电流扩展层107的材料为Ni/Au。
所述的侧壁场板结构中的绝缘层109所使用的材料为Ta2O5。
所述的侧壁场板结构中的一部分绝缘层109覆盖于发光二极管台面中的电子传输层103上表面，覆盖于电子传输层上表面的绝缘层的高度H1为0.58μm，覆盖于电子传输层上表面的绝缘层的宽度W1为1μm；一部分绝缘层覆盖于发光二极管台面中的电子阻挡层105到电流扩展层107的侧壁，覆盖于电子阻挡层到电流扩展层的侧壁的绝缘层的高度H2为0.15μm，覆盖于电子阻挡层到电流扩展层的侧壁的绝缘层的宽度W2为0.001μm。
所述的覆盖于电流扩展层上的阳极电极110和覆盖于绝缘层上的阳极电极111的材质均为Al/Ti/Au。
所述的阴极电极108的材质为Cr/Al/Ti/Au。
上述具有场板结构的发光二极管器件外延结构，其制备方法如下：
1)在MOCVD反应炉中，在衬底101表面上外延生长缓冲层102，生长温度为1050℃，气压为50mbar，从而将位错缺陷进行过滤并使晶格失配产生的应力得到释放；继续外延生长电子传输层103，生长温度为1050℃，气压为50mbar；之后外延生长5个周期的多量子阱结构作为有源区104，生长温度为1000℃，气压为80mbar；之后外延生长电子阻挡层105，生长温度为1020℃，气压为80mbar；并继续生长空穴传输层106，生长温度为1000℃，气压为50mbar；最后外延生长电流扩展层107；(该过程参见图6)
2)通过光刻和干法刻蚀工艺对外延层结构进行刻蚀至电子传输层103，制作成发光二极管台面；(该过程参见图7)
3)通过沉积或者蒸镀，在得到的发光二极管台面上沉积绝缘层109，绝缘层109的材料为非掺杂的Ta2O5；
4)利用光刻和湿法刻蚀技术对Ta2O5绝缘层109进行刻蚀，刻蚀后得到的一部分绝缘层109覆盖于发光二极管台面中的电子传输层103上表面，覆盖于电子传输层上表面的绝缘层的高度H1为0.58μm，覆盖于电子传输层上表面的绝缘层的宽度W1为1μm；一部分绝缘层覆盖于发光二极管台面中的电子阻挡层105到电流扩展层107的侧壁，覆盖于侧壁的绝缘层高度H2为0.15μm，覆盖于侧壁的绝缘层宽度W2为0.001μm；(该过程参见图8)
5)通过光刻和蒸镀制作出覆盖于电流扩展层上的阳极电极110和覆盖于绝缘层上的阳极电极111；(该过程参见图9)
6)通过光刻和蒸镀制作出覆盖于电子传输层103上的阴极电极108(该过程参见图2)。
由此制得本发明的具有侧壁场板的发光二极管器件结构。根据图12(a)和图12(b)所示，本实施例中由于侧壁场板结构的使用，虚线所代表的具有侧壁场板的发光二极管在LED台面的左右侧壁边缘处的电场强度较标准发光二极管左右侧壁边缘处的电场强度均增加了37.5％。图13(a)和图13(b)所示曲线表明，本实施例中由于具有侧壁场板的发光二极管侧壁边缘场强的增加，与标准发光二极管相比，在发光二极管台面的左右侧壁边缘处的空穴浓度均降低了26.4％，因此对LED台面边缘的非辐射复合起到了抑制作用，使器件的发光效率提升了9.5％。
实施例2
本实施例具有侧壁场板的发光二极管器件结构可参见图3：
图3所示实施例表明，本发明具有侧壁场板的发光二极管器件结构，其结构包括：衬底101、缓冲层102、电子传输层103、有源区层104、电子阻挡层105、空穴传输层106、电流扩展层107、阴极电极108、绝缘层109、覆盖于电流扩展层上的阳极电极110和覆盖于绝缘层上的阳极电极111。
本实施例与实施例1的不同之处在于本实施例中所述侧壁场板结构中的绝缘层109所使用的材料为SiO2。
所述的侧壁场板结构中的一部分绝缘层109覆盖于发光二极管台面中的电子传输层103的上表面，覆盖于电子传输层上表面的绝缘层的高度H1为0.58μm，覆盖于电子传输层上表面的绝缘层的宽度W1为5μm；一部分绝缘层109覆盖于发光二极管台面中的电子阻挡层105到电流扩展层107的侧壁，覆盖于电子阻挡层到电流扩展层的侧壁的绝缘层的高度H2为0.15μm，覆盖于电子阻挡层到电流扩展层的侧壁的绝缘层的宽度W2为0.01μm；一部分绝缘层109覆盖于电流扩展层107上表面边缘，覆盖于电流扩展层上表面边缘的绝缘层的高度H3为为50μm，覆盖于电流扩展层上表面边缘的绝缘层的宽度W3为0.01μm。
所述的覆盖于电流扩展层上的阳极电极110和覆盖于绝缘层上的阳极电极111的材质为Ni/Au。
所述的阴极电极108的材质为Ti/Al/Ti/Au。
上述具有场板结构的发光二极管器件外延结构，其制备方法如下：
1)在MOCVD反应炉中，在衬底101表面上外延生长缓冲层102，生长温度为1050℃，气压为50mbar，从而将位错缺陷进行过滤并使晶格失配产生的应力得到释放；继续外延生长电子传输层103，生长温度为1050℃，气压为50mbar；之后外延生长5个周期的多量子阱结构作为有源区104，生长温度为1000℃，气压为80mbar；之后外延生长电子阻挡层105，生长温度为1020℃，气压为80mbar；并继续生长空穴传输层106，生长温度为1000℃，气压为50mbar；最后外延生长电流扩展层107；
2)通过光刻和干法刻蚀工艺对外延层结构进行刻蚀至电子传输层103，制作成发光二极管台面；
3)通过沉积或者蒸镀，在得到的发光二极管的台面上沉积绝缘层109，绝缘层109的材料为非掺杂的SiO2；
4)利用光刻和湿法刻蚀技术对SiO2绝缘层109进行刻蚀，刻蚀后得到的一部分绝缘层109覆盖于发光二极管台面中的电子传输层103的上表面，覆盖于电子传输层上表面的绝缘层的高度H1为0.58μm，覆盖于电子传输层上表面的绝缘层的宽度W1为5μm；一部分绝缘层109覆盖于发光二极管台面中的电子阻挡层105到电流扩展层107的侧壁，覆盖于电子阻挡层到电流扩展层的侧壁的绝缘层的高度H2为0.15μm，覆盖于电子阻挡层到电流扩展层的侧壁的绝缘层的宽度W2为0.01μm；一部分绝缘层109覆盖于电流扩展层107上表面边缘，覆盖于电流扩展层上表面边缘的绝缘层的高度H3为为50μm，覆盖于电流扩展层上表面边缘的绝缘层的宽度W3为0.01μm；
5)通过光刻和蒸镀制作出覆盖于电流扩展层上的阳极电极110和覆盖于绝缘层上的阳极电极111；
6)通过光刻和蒸镀制作出覆盖于电子传输层103上的阴极电极108。
由此制得本发明的具有侧壁场板的发光二极管器件。本实施例中的具有侧壁场板的发光二极管器件的左右侧壁边缘电场强度均增强21％，器件边缘处的空穴浓度均降低了15.2％，因此对LED台面边缘的非辐射复合起到了抑制作用，使器件的发光效率提升了6％。
实施例3
本实施例具有侧壁场板的发光二极管器件结构及其制备方法可参见图4、图6、图7、图10和图11：
图4所示实施例表明，本发明具有侧壁场板的发光二极管器件结构，其结构包括：衬底101、缓冲层102、电子传输层103、有源区层104、电子阻挡层105、空穴传输层106、电流扩展层107、阴极电极108、绝缘层109、覆盖于电流扩展层上的阳极电极110和覆盖于绝缘层上的阳极电极111。
图6所示结构表明，本实施例中，在衬底101上通过外延技术制作出LED外延片的结构示意图，其结构包括：衬底101、缓冲层102、电子传输层103、有源区层104、电子阻挡层105、空穴传输层106和电流扩展层107。
图7所示结构表明，本实施例中，在外延生长完电流扩展层107后，通过光刻和干法刻蚀工艺制作发光二极管台面的外延片结构示意图，其结构包括：衬底101、缓冲层102、电子传输层103、有源区层104、电子阻挡层105、空穴传输层106和电流扩展层107。
图10所示实施例表明，本实施例中，通过光刻和蒸镀技术在发光二极管台面的电子传输层103上表面制作出阴极电极108，得出具备阴极电极108的发光二极管台面的外延片结构示意图，其结构包括：衬底101、缓冲层102、电子传输层103、有源区层104、电子阻挡层105、空穴传输层106、电流扩展层107和阴极电极108。
图11所示实施例表明，本实施例中，通过光刻和湿法刻蚀技术制作出覆盖有绝缘层109的发光二极管外延结构示意图，其结构包括：衬底101、缓冲层102、电子传输层103、有源区层104、电子阻挡层105、空穴传输层106、电流扩展层107、阴极电极108和绝缘层109。
所述的具有侧壁场板的发光二极管器件尺寸为500μm×500μm。
所述的侧壁场板结构中的绝缘层109所使用的材料为Al2O3。
所述的侧壁场板结构中的一部分绝缘层109覆盖于发光二极管台面中的电子传输层103的上表面，覆盖于电子传输层上表面的绝缘层的高度H1为0.58μm，覆盖于电子传输层上表面的绝缘层的宽度W1为50μm；一部分绝缘层109覆盖于发光二极管台面中的电子阻挡层105到电流扩展层107的侧壁，覆盖于电子阻挡层到电流扩展层的侧壁的绝缘层的高度H2为0.15μm，覆盖于电子阻挡层到电流扩展层的侧壁的绝缘层的宽度W2为0.5μm；一部分绝缘层109覆盖于阴极电极108上表面，覆盖于阴极电极上表面的绝缘层的高度H4为0.21μm，覆盖于阴极电极的上表面的绝缘层的宽度W4为阴极电极108宽度的25％。
所述的覆盖于电流扩展层上的阳极电极110和覆盖于绝缘层上的阳极电极111的材质为为Cr/Au。
所述的阴极电极108的材质为Cr/Au。
上述具有场板结构的发光二极管器件外延结构，其制备方法如下：
1)在MOCVD反应炉中，在衬底101表面上外延生长缓冲层102，生长温度为1050℃，气压为50mbar，从而将位错缺陷进行过滤并使晶格失配产生的应力得到释放；继续外延生长电子传输层103，生长温度为1050℃，气压为50mbar；之后外延生长5个周期的多量子阱结构作为有源区104，生长温度为1000℃，气压为80mbar；之后外延生长电子阻挡层105，生长温度为1020℃，气压为80mbar；并继续生长空穴传输层106，生长温度为1000℃，气压为50mbar；最后外延生长电流扩展层107；(该过程参见图6)
2)通过光刻和干法刻蚀工艺对外延层结构进行刻蚀至电子传输层103，制作成发光二极管台面；(该过程参见图7)
3)通过光刻和蒸镀制作出覆盖于电子传输层103之上的阴极电极108；(该过程参见图10)
4)通过沉积或者蒸镀，在得到的覆盖有阴极电极108的LED台面上沉积绝缘层109，绝缘层109所使用的材料为非掺杂的Al2O3；
5)利用光刻和湿法刻蚀技术对Al2O3绝缘层109进行刻蚀，刻蚀出的图案中一部分绝缘层109覆盖于发光二极管台面中的电子传输层103的上表面，覆盖于电子传输层上表面的绝缘层的高度H1为0.58μm，覆盖于电子传输层上表面的绝缘层的宽度W1为50μm；一部分绝缘层109覆盖于发光二极管台面中的电子阻挡层105到电流扩展层107的侧壁，覆盖于电子阻挡层到电流扩展层的侧壁的绝缘层的高度H2为0.15μm，覆盖于电子阻挡层到电流扩展层的侧壁的绝缘层的宽度W2为0.5μm；一部分绝缘层109覆盖于阴极电极108上表面，覆盖于阴极电极上表面的绝缘层的高度H4为0.21μm，覆盖于阴极电极上表面的绝缘层的宽度W4为阴极电极108宽度的25％；(该过程参见图11)
6)通过光刻和蒸镀制作出覆盖于电流扩展层上的阳极电极110和覆盖于绝缘层109上的阳极电极111。(该过程参见图4)
由此制得本发明的具有侧壁场板的发光二极管器件。本实施例中的具有侧壁场板的发光二极管器件在其器件左右侧壁边缘处电场强度均增加25％，器件边缘处的空穴浓度均降低了18.5％，因此对LED台面边缘的非辐射复合起到了抑制作用，使器件的发光效率提升了8％。
实施例4
本实施例具有侧壁场板的发光二极管器件结构及其制备方法可参见图5：
图5所示实施例表明，本发明具有侧壁场板的发光二极管器件结构，其结构包括：衬底101、缓冲层102、电子传输层103、有源区层104、电子阻挡层105、空穴传输层106、电流扩展层107、阴极电极108、绝缘层109、覆盖于电流扩展层上的阳极电极110和覆盖于绝缘层上的阳极电极111。
本实施例与实施例3的不同之处在于本实施例中所述具有侧壁场板的发光二极管器件尺寸为1000μm×1000μm。
所述的侧壁场板结构中的绝缘层109所使用的材料为Al2O3。
所述的侧壁场板结构中的一部分绝缘层109覆盖于发光二极管台面中的电子传输层103的上表面，覆盖于电子传输层上表面的绝缘层的高度H1为0.58μm，覆盖于电子传输层上表面的绝缘层的宽度W1为100μm；一部分绝缘层109覆盖于发光二极管台面中的电子阻挡层105到电流扩展层107的侧壁，覆盖于电子阻挡层到电流扩展层的侧壁的绝缘层的高度H2为0.15μm，覆盖于电子阻挡层到电流扩展层的侧壁的绝缘层的宽度W2为1μm；一部分绝缘层109覆盖于电流扩展层107上表面边缘，覆盖于电流扩展层上表面边缘的绝缘层的高度H3为为1μm，覆盖于电流扩展层上表面边缘的绝缘层的宽度W3为100μm；一部分绝缘层109覆盖于阴极电极108上表面，覆盖于阴极电极上表面的绝缘层的高度H4为0.21μm，覆盖于阴极电极上表面的绝缘层的宽度W4为阴极电极108宽度的25％。
所述的覆盖于电流扩展层上的阳极电极110和覆盖于绝缘层上的阳极电极111的材质为Cr/Au。
所述的阴极电极108的材质为Cr/Au。
上述具有场板结构的发光二极管器件外延结构，其制备方法如下：
1)在MOCVD反应炉中，在衬底101表面上外延生长缓冲层102，生长温度为1050℃，气压为50mbar，从而将位错缺陷进行过滤并使晶格失配产生的应力得到释放；继续外延生长电子传输层103，生长温度为1050℃，气压为50mbar；之后外延生长5个周期的多量子阱结构作为有源区104，生长温度为1000℃，气压为80mbar；之后外延生长电子阻挡层105，生长温度为1020℃，气压为80mbar；并继续生长空穴传输层106，生长温度为1000℃，气压为50mbar；最后外延生长电流扩展层107；
2)通过光刻和干法刻蚀工艺对外延层结构进行刻蚀至电子传输层103，制作成发光二极管台面；
3)通过光刻和蒸镀制作出覆盖于电子传输层103上的阴极电极108；
4)通过沉积或者蒸镀，在得到的覆盖有阴极电极108的LED台面上沉积绝缘层109，绝缘层109所使用的材料为非掺杂的Al2O3；
5)利用光刻和湿法刻蚀技术对Al2O3绝缘层109进行刻蚀，刻蚀出的图案中一部分绝缘层109覆盖于发光二极管台面中的电子传输层103的上表面，覆盖于电子传输层上表面的绝缘层的高度H1为0.58μm，覆盖于电子传输层上表面的绝缘层的宽度W1为100μm；一部分绝缘层109覆盖于发光二极管台面中的电子阻挡层105到电流扩展层107的侧壁，覆盖于电子阻挡层到电流扩展层的侧壁的绝缘层的高度H2为0.15μm，覆盖于电子阻挡层到电流扩展层的侧壁的绝缘层的宽度W2为1μm；一部分绝缘层109覆盖于电流扩展层107上表面边缘，覆盖于电流扩展层上表面边缘的绝缘层的高度H3为为1μm，覆盖于电流扩展层上表面边缘的绝缘层的宽度W3为100μm；一部分绝缘层109覆盖于阴极电极108上表面，覆盖于阴极电极上表面的绝缘层的高度H4为0.21μm，覆盖于阴极电极上表面的绝缘层的宽度W4为阴极电极108宽度的25％；
6)通过光刻和蒸镀制作出覆盖于电流扩展层上的阳极电极110和覆盖于绝缘层上的阳极电极111。
由此制得本发明的具有侧壁场板的发光二极管器件。本实施例中的具有侧壁场板的发光二极管器件的左右侧壁边缘电场强度均增强17％，器件边缘处的空穴浓度均降低了11.5％，因此对LED台面边缘的非辐射复合起到了抑制作用，使器件的发光效率提升了4％。
上述具有侧壁场板的发光二极管器件，所涉及的原材料均可通过一般性途径获得，其制备方法中的操作工艺是本技术领域的技术人员所具备的。
结合各实施例所得结果，我们发现随着LED台面边缘的侧壁场板结构的变化对器件性能产生一定的影响，且随着侧壁场板结构中绝缘层材料的介电常数的增加及厚度的减小，该结构起到的载流子耗尽作用更强，同时器件边缘的漏电及非辐射复合损耗削弱。此外，侧壁场板结构的作用效果也会受到LED的尺寸影响。侧壁场板结构具体的材料和厚度的变化需要依据不同的器件结构、工艺方法做适当的优化，从而使侧壁场板结构起到最佳效果。
Claims (10)
1.一种具有侧壁场板的发光二极管器件结构，其特征为侧壁场板结构由绝缘层(109)和覆盖于绝缘层上的阳极电极(111)构成；在发光二极管台面中的电子传输层(103)上表面和电子阻挡层(105)到电流扩展层(107)的侧壁设置侧壁场板结构；或者在发光二极管台面中的电子传输层(103)上表面、电子阻挡层(105)到电流扩展层(107)的侧壁和电流扩展层(107)上表面边缘设置侧壁场板结构。
2.如权利要求1所述的具有侧壁场板的发光二极管器件结构，其特征为侧壁场板结构覆盖部分阴极电极(108)。
3.如权利要求1所述的具有侧壁场板的发光二极管器件结构，其特征为所述侧壁场板结构中的覆盖于电子传输层上表面的绝缘层的高度(H1)为电子传输层(103)上表面到有源区层(104)上表面之间的距离，覆盖于电子传输层上表面的绝缘层的宽度(W1)为0.001～500μm；覆盖于电子阻挡层到电流扩展层的侧壁的绝缘层的高度(H2)为电子阻挡层(105)到电流扩展层(107)的侧壁高度，覆盖于电子阻挡层到电流扩展层的侧壁的绝缘层的宽度(W2)为0.001～1μm，其中W2<W1；覆盖于电流扩展层上表面边缘的绝缘层的高度(H3)为0.001～1μm，覆盖于电流扩展层上表面边缘的绝缘层的宽度(W3)为0.001～200μm。
4.如权利要求2所述的具有侧壁场板的发光二极管器件结构，其特征为所述侧壁场板结构中覆盖于阴极电极上表面的绝缘层的高度(H4)为阴极电极(108)上表面到有源区层(104)上表面之间的距离，覆盖于阴极电极上表面的绝缘层的宽度(W4)为阴极电极(108)上表面宽度的0.1％～90％。
5.如权利要求1或2所述的具有侧壁场板的发光二极管器件结构，其特征为所述侧壁场板结构中的绝缘层(109)所使用的材料为非掺杂的SiO2、Al2O3、Si3N4、HfO2、Ta2O5、AlN、LiF、金刚石或PMMA。
6.如权利要求1或2所述的具有侧壁场板的发光二极管器件结构，其特征为所述侧壁场板结构中覆盖于绝缘层上的阳极电极(111)材质与标准发光二极管中覆盖于电流扩展层上的阳极电极(110)材质相同，其材质均为Au、ITO、Ni/Au、Cr/Au、Pt/Au或Ni/Al。
7.如权利要求6所述的具有侧壁场板的发光二极管器件结构，其特征为覆盖于绝缘层上的阳极电极(111)的覆盖范围不包括制备于电子传输层(103)上表面和阴极电极(108)上表面的绝缘层(109)的侧壁；覆盖于绝缘层上的阳极电极(111)和标准发光二极管中覆盖于电流扩展层上的阳极电极(110)相连成为一个阳极电极或者分开成为两个独立的阳极电极；覆盖于绝缘层上的阳极电极(111)的厚度和标准发光二极管中覆盖于电流扩展层上的阳极电极(110)的厚度相同。
8.如权利要求1或2所述的具有侧壁场板的发光二极管器件结构，其特征为所述发光二极管台面为标准发光二极管中的任意一种，发光二极管台面的尺寸为1～1000μm；标准发光二极管器件结构主要包括衬底(101)、缓冲层(102)、电子传输层(103)、有源区层(104)、电子阻挡层(105)、空穴传输层(106)、电流扩展层(107)、阴极电极(108)和覆盖于电流扩展层上的阳极电极(110)；有源区层(104)包括但不限于多量子阱结构、量子点层、钙钛矿层或有机物层。
9.如权利要求1所述的具有侧壁场板的发光二极管器件结构的制备方法，其特征为包括如下步骤：
1)用蒸镀、沉积或液相旋涂等发光二极管外延技术，在衬底(101)表面上依次外延生长缓冲层(102)、电子传输层(103)、有源区层(104)、电子阻挡层(105)、空穴传输层(106)和电流扩展层(107)，得到发光二极管的外延层结构；
2)通过光刻和干法刻蚀工艺对外延层结构进行刻蚀至电子传输层(103)，制作成发光二极管台面；
3)用蒸镀、沉积或液相旋涂等方式，在得到的发光二极管台面上沉积或旋涂绝缘层(109)；
4)通过光刻和湿法刻蚀技术制作出侧壁场板结构中的绝缘层图案，该图案中覆盖于电子传输层上表面的绝缘层的高度(H1)为电子传输层(103)上表面到有源区层(104)上表面之间的距离，覆盖于电子传输层上表面的绝缘层的宽度(W1)为0.001～500μm；覆盖于电子阻挡层到电流扩展层的侧壁的绝缘层的高度(H2)为电子阻挡层(105)到电流扩展层(107)的侧壁高度，覆盖于电子阻挡层到电流扩展层的侧壁的绝缘层的宽度(W2)为0.001～1μm，其中W2<W1；覆盖于电流扩展层上表面边缘的绝缘层的高度(H3)为0.001～1μm，覆盖于电流扩展层上表面边缘的绝缘层的宽度(W3)为0.001～200μm；
5)光刻并蒸镀制作出覆盖于电流扩展层上的阳极电极(110)和覆盖于绝缘层上的阳极电极(111)；
6)光刻并蒸镀制作出覆盖于电子传输层(103)上的阴极电极(108)。
10.如权利要求2所述的具有侧壁场板的发光二极管器件结构的制备方法，其特征为包括如下步骤：
1)用蒸镀、沉积或液相旋涂等发光二极管外延技术，在衬底(101)表面上依次外延生长缓冲层(102)、电子传输层(103)、有源区层(104)、电子阻挡层(105)、空穴传输层(106)和电流扩展层(107)，得到发光二极管的外延层结构；
2)通过光刻和干法刻蚀工艺对外延层结构进行刻蚀至电子传输层(103)，制作成发光二极管台面；
3)光刻并蒸镀制作出覆盖于电子传输层(103)上的阴极电极(108)；
4)用蒸镀、沉积或液相旋涂等方式，在得到的覆盖有阴极电极(108)的发光二极管台面上沉积或旋涂绝缘层(109)；
5)通过光刻和湿法刻蚀技术制作出侧壁场板结构中的绝缘层图案，该图案中覆盖于电子传输层上表面的绝缘层的高度(H1)为电子传输层(103)上表面到有源区层(104)上表面之间的距离，覆盖于电子传输层上表面的绝缘层的宽度(W1)为0.001～500μm；覆盖于电子阻挡层到电流扩展层的侧壁的绝缘层的高度(H2)为电子阻挡层(105)到电流扩展层(107)的侧壁高度，覆盖于电子阻挡层到电流扩展层的侧壁的绝缘层的宽度(W2)为0.001～1μm，其中W2<W1；覆盖于电流扩展层上表面边缘的绝缘层的高度(H3)为0.001～1μm，覆盖于电流扩展层上表面边缘的绝缘层的宽度(W3)为0.001～200μm；覆盖于阴极电极上表面的绝缘层的高度(H4)为阴极电极(108)上表面到有源区层(104)上表面之间的距离，覆盖于阴极电极上表面的绝缘层的宽度(W4)为阴极电极(108)宽度的0.1％～90％；
6)光刻并蒸镀制作出覆盖于电流扩展层上的阳极电极(110)和覆盖于绝缘层上的阳极电极(111)。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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