CN111564540A - 高速InGaN多量子阱微纳LED发光器件阵列及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种一种高速InGaN多量子阱微纳LED发光器件阵列，在InGaN量子阱LED外延片上刻蚀形成蚀穿p型层、多量子阱层，深至n型层的纳米柱阵列，其特征在于：所述InGaN量子阱LED外延片分隔成四个区域，每个区域中的纳米柱阵列的直径一致，不同区域的纳米柱阵列的直径不同。并公开了其制备方法。本发明的高速InGaN多量子阱微纳LED发光器件阵列，在一个器件上划分成直径大小不同的四个区域，实现了不同直径和不同载流子寿命的微纳LED器件在同一衬底上的物理集成。器件自身的少数载流子寿命较小，响应速度更快，切换时间很短，因此可以作为响应时间短、刷新频率高的高速LED器件阵列。
Description
技术领域
本发明涉及一种位置尺寸可控、周期有序的高速InGaN多量子阱微纳LED发光器件阵列及其制备工艺，属于半导体可见光显示、通信与光电子技术领域。
背景技术
随着可见光通信技术的发展以及对LED照明和通信性能的应用要求越来越高,微纳结构LED的出现很好的满足了以上的需求并成为了研究的热点。与传统LED芯片相比，GaN基微纳结构LED具有更好的电学和光学性能,拥有高亮度、高分辨率、低成本、响应速度快等诸多优点，是一种十分具有潜力的技术。LED器件的调制带宽主要受到有源区少数载流子寿命和RC带宽的影响。微纳LED器件由于微小尺寸的发光单元能有效的减小RC时间常数，同时由于表面效应显著降低了少数载流子的复合寿命，从而实现响应速度快和有效提升调制带宽的作用。
这些年物联网和可穿戴设备的应用兴起，虚拟现实(VR)和增强现实(AR)技术的发展，迫切需要实现头戴型设备的小型化，提高像素密度和实现非常快的帧率，获得完美的色彩呈现。借助微纳LED可以实现将电能高效转化为光能，体积也更加轻薄，使得VR，AR器件拥有更持久的续航能力。和LCD和OLED相比，它可以实现快速的切换时间作为显示器的切换速度以纳秒为单位，能够在超小尺寸下实现超高分辨率，同时具备超快的切换速度，微纳LED因此成为VR和AR的完美选择。
作为下一代革命性的显示技术，微纳LED，自身结构的微小化和阵列化，可以实现像素的单独定址，自发光。随着像素间距的缩小和像素尺寸的缩小，微纳LED有望超越传统的显示技术，实现小尺寸超高像素的显示效果，在显示技术领域，对画质来说会有质的提升。而且，它的功耗低，亮度高，具有超高的解析度和色彩饱和度，响应速度更快，使用寿命更长，效率较高等优点，整体表现极为出色。
发明内容
本发明的目的是：提供一种小尺寸高像素的高速InGaN多量子阱微纳LED发光器件阵列。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种高速InGaN多量子阱微纳LED发光器件阵列，在InGaN量子阱LED外延片上刻蚀形成蚀穿p型层、多量子阱层，深至n型层的纳米柱阵列，其特征在于：所述InGaN量子阱LED外延片分隔成四个区域，每个区域中的纳米柱阵列的直径一致，不同区域的纳米柱阵列的直径不同。
其中InGaN量子阱LED外延片的结构通常为：一衬底；一生长在衬底上的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InGaN/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，还包括十字形标记，通过十字形标记将InGaN量子阱LED外延片分隔成四个区域。
优选的，所述十字形标记分布在InGaN量子阱LED外延片的横向中位线和纵向中位线。
优选的，所述InGaN量子阱LED外延片四个区域中的纳米柱阵列的直径分别为1200～1600nm、700～1000nm、400～600nm、100～300nm，每个区域内的纳米柱阵列的纵向间距为10～50μm，横向间距为10～20μm，不同区域之间的间隔距离为1000～2000μm。
本发明还公开了上述的高速InGaN多量子阱微纳LED发光器件阵列的制备方法，其步骤包括：
(1)、在InGaN量子阱LED外延片表面旋涂一层光刻胶；
(2)、对其进行前烘、曝光、显影，在光刻胶上形成四个直径不同的纳米柱区域，区域之间采用十字标记进行分割和标记；
(3)、采用感应耦合等离子体刻蚀技术对InGaN量子阱LED外延片进行刻蚀，控制刻蚀深度至n型层；
(4)、去除光刻胶，得到形成四个区域，每个区域中的纳米柱阵列的直径一致，不同区域的纳米柱阵列的直径不同的周期排列的微纳LED图形，区域之间通过十字标记进行分割。
优选的，步骤(1)中光刻胶为HSQ光刻胶，厚度为70～100nm，曝光采用电子束曝光技术，曝光剂量为800μC/cm2,电子的曝光写场为60μm×60μm。
优选的，步骤(3)中刻蚀气体比例为Cl2：BCl3＝40：10，刻蚀压强为10.0mTorr,刻蚀功率为500+200W，刻蚀时间为1-3min。
优选的，去除光刻胶为先用BOE溶液恒温水浴加热90s,再用去离子水清洗5min，然后采用RIE技术，通入O2，流量为10sccm，压强3Pa，功率50W，时间20s，彻底去除残余的光刻胶。
优选的，还包括步骤(5)、采用湿法刻蚀对InGaN量子阱LED外延片表面进行修复。
优选的，所述步骤(5)具体是InGaN量子阱LED外延片置于40-80℃的KOH溶液处理20min。
本发明的结构和方法适用于III族氮化物以及三元四元合金材料(AlN、InN、InGaN、AlGaN、InAlGaN等)以及相关的量子阱、超晶格结构，如InGaN/GaN量子阱、AlGaN/GaN量子阱和超晶格。
所述的圆柱状的微纳结构的高度可以通过刻蚀时间来调剂，直径可以通过调节电子束曝光(EBL)的版图参数来进行调节，表面复合速率可以通过KOH的浓度和处理时间以及温度来进行调节。
本发明的高速InGaN多量子阱微纳LED发光器件阵列，在一个器件上划分成直径大小不同的四个区域，实现了不同结构的微纳LED器件在同一衬底上的物理集成。通过对每一个区域的纳米柱直径进行特定设计，可以达到调整每一个区域纳米柱自身少数载流子寿命的目的，最终实现对纳米柱LED器件设置相应的调制带宽和响应时间。器件自身的少数载流子寿命较小，响应速度更快，切换时间很短，因此可以作为响应时间短、刷新频率高的高速LED器件阵列，用来制作高帧率的显示屏幕，高宽带的可见光通信光源和头戴式AR、VR的显示器。本发明的高速InGaN多量子阱微纳LED发光器件阵列周期性排列，间隔较远，减弱了不同微纳LED器件之间的光学互扰。结合十字形对准标记，将表面区域通过控制周期排列的圆柱形微纳LED的之间的间隔距离，以及圆柱形微纳LED的直径，来实现发光单元的尺寸可控，最终实现像素大小和分辨率的定量设计。最后，本发明中的圆柱形结构LED释放了异质外延薄膜由于晶格不匹配所产生的应力，明显提高了LED的内量子效率，提高发光器件的发光效率和发光亮度。
附图说明
图1为本发明的InGaN/GaN多量子阱LED基片的外延片结构示意图。
图2为本发明步骤(1)所得的InGaN多量子阱微纳LED发光器件阵列的结构示意图。
图3为本发明步骤(4)所得的InGaN多量子阱微纳LED发光器件阵列的结构示意图。
图4为本发明步骤(5)所得的InGaN多量子阱微纳LED发光器件阵列的结构示意图。
图5为本发明步骤(6)所得的InGaN多量子阱微纳LED发光器件阵列的结构示意图。
图6为实施例1制得的InGaN多量子阱微纳LED的扫描电镜显微照片。
图7为实施例1制得的InGaN多量子阱微纳LED的时间分辨光谱图TRPL。
图8为实施例1制得的InGaN多量子阱微纳LED发光器件阵列典型的平面结构示意图。
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
本方法是在Si蓝光LED外延片上加工而成，Si蓝光LED外延片的结构为：一Si衬底1；一生长在Si衬底上的GaN缓冲层2；一生长在缓冲层上的n型GaN层3；一生长在n型GaN层上的InGaN/GaN量子阱有源层4；所述InGaN/GaN量子阱有源层厚度为200nm，周期数为10个，In含量0.26，Ga含量为0.74，阱宽2.2nm，垒厚为5.8nm；一生长在量子阱有源层上的p型GaN层5，厚度为100nm。
本实验中的一种位置尺寸可控、周期有序的高速InGaN多量子阱微纳LED发光器件阵列结构的制备方法，其步骤包括：
(1)在InGaN/GaN多量子阱LED外延片旋涂一层HSQ光刻胶6，4000转/60s，150℃热烘5min；
(2)对其进行前烘，使用L-edit软件设计电子束曝光图形，总的核心区域的曝光尺寸为5000μm×5000μm，在核心区域的中位线上有十字标记进行对准和划分区域；
(3)利用电子束曝光技术进行表面处理，电子束曝光胶为HSQ，胶厚为70nm～100nm，曝光剂量为800μC/cm2,电子的曝光写场为60μm×60μm；
(4)显影处理，用MF322溶液90℃恒温水浴加热8min，再用去离子水清洗5min,超声清洗30s,最后分别用丙酮，异丙醇清洗5min；
(5)采用感应耦合等离子体刻蚀技术(ICP)，刻蚀气体比例为Cl2：BCl3＝40：10，刻蚀压强为10.0mTorr,刻蚀功率为500±200W，刻蚀时间为1-3min，控制刻蚀至n型GaN层；
(6)去除电子束曝光胶，先用BOE溶液恒温水浴加热90s，再用去离子水清洗5min，得到总的核心区域面积为5000μm×5000μm，区域之间间距为1000μm，中位线上整齐排列十字对准标记的周期性的微纳LED图形；微纳LED图形的四个区域中的纳米柱阵列的直径分别为1500nm、800nm、500nm、200nm，每个区域内的纳米柱阵列的纵向间距为20μm，横向间距为10μm，不同区域之间的间隔距离为1000μm；
(7)采用反应离子刻蚀技术(RIE)技术，通入O2流量为10sccm，压强3Pa，功率50W，时间20s去除残余的电子束曝光胶；
(8)湿法刻蚀表面修复，利用KOH溶液在40-80℃温度条件下，对样品处理20min，降低表面损伤导致的表面态数目,去除表面的刻蚀损伤。
对制备获得的高速InGaN多量子阱微纳LED发光器件阵列进行了时间分辨光谱的研究，得到的测量结果如图7所示。
实施例2
本方法是在蓝宝石衬底蓝光LED外延片上加工而成，蓝宝石衬底蓝光LED外延片的结构为：一蓝宝石衬底1；一生长在蓝宝石衬底上的GaN缓冲层2；一生长在缓冲层上的n型GaN层3；一生长在n型GaN层上的InGaN/GaN量子阱有源层4；所述InGaN/GaN量子阱有源层厚度为200nm，周期数为10个，In含量0.26，Ga含量为0.74，阱宽2.2nm，垒厚为5.8nm；一生长在量子阱有源层上的p型GaN层5。
本实验中的一种位置尺寸可控、周期有序的高速InGaN多量子阱微纳LED发光器件阵列结构的制备方法，其步骤包括：
(1)在InGaN/GaN多量子阱LED外延片旋涂一层HSQ光刻胶6，4000转/60s,150℃热烘5min；
(2)对其进行前烘，使用L-edit软件设计电子束曝光图形，总的核心区域的曝光尺寸为5000μm×5000μm，在核心区域的中位线上有十字标记进行对准和划分区域；
(3)利用电子束曝光技术进行表面处理，电子束曝光胶为HSQ，胶厚为70nm～100nm,曝光剂量为800μC/cm2,电子的曝光写场为60μm×60μm；
(4)显影处理，用MF322溶液90℃恒温水浴加热8min，再用去离子水清洗5min,超声清洗30s,最后分别用丙酮，异丙醇清洗5min；
(5)采用感应耦合等离子体刻蚀技术(ICP)，刻蚀气体比例为Cl2：BCl3＝40：10，刻蚀压强为10.0mTorr,刻蚀功率为500±200W，刻蚀时间为1-3min；
(6)去除电子束曝光胶，先用BOE溶液恒温水浴加热90s,再用去离子水清洗5min,得到总的核心区域面积为5000μm×5000μm区域间距为1000μm，中位线上整齐排列十字对准标记的周期性的微纳LED图形；微纳LED图形的四个区域中的纳米柱阵列的直径分别为1200nm、700nm、400nm、100nm，每个区域内的纳米柱阵列的纵向间距为10μm，横向间距为15μm，不同区域之间的间隔距离为1500μm；
(7)采用反应离子刻蚀技术(RIE)技术，通入O2流量为10sccm，压强3Pa，功率50W，时间20s去除残余的电子束曝光胶；
(8)湿法刻蚀表面修复，利用KOH溶液在40-80℃温度条件下，对样品处理20min，降低表面损伤导致的表面态数目,去除表面的刻蚀损伤。
实施例3
本高速InGaN多量子阱微纳LED发光器件阵列，在InGaN量子阱LED外延片上刻蚀形成蚀穿p型层、多量子阱层，深至n型层的纳米柱阵列，其特征在于：还包括十字形标记，所述十字形标记分布在InGaN量子阱LED外延片的横向中位线和纵向中位线，十字形标记将InGaN量子阱LED外延片分隔成四个区域，每个区域中的纳米柱阵列的直径一致，不同区域的纳米柱阵列的直径不同；所述InGaN量子阱LED外延片四个区域中的纳米柱阵列的直径分别为1600nm、1000nm、600nm、300nm，每个区域内的纳米柱阵列的纵向间距为50μm，横向间距为20μm，不同区域之间的间隔距离为2000μm。
其中InGaN量子阱LED外延片的结构为：一蓝宝石衬底1；一生长在蓝宝石衬底上的GaN缓冲层2；一生长在缓冲层上的n型GaN层3；一生长在n型GaN层上的InGaN/GaN量子阱有源层4；所述InGaN/GaN量子阱有源层厚度为200nm，周期数为10个，In含量0.26，Ga含量为0.74，阱宽2.2nm，垒厚为5.8nm；一生长在量子阱有源层上的p型GaN层5。
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)
1.一种高速InGaN多量子阱微纳LED发光器件阵列，在InGaN量子阱LED外延片上刻蚀形成蚀穿p型层、多量子阱层，深至n型层的纳米柱阵列，其特征在于：所述InGaN量子阱LED外延片分隔成四个区域，每个区域中的纳米柱阵列的直径一致，不同区域的纳米柱阵列的直径不同。
2.根据权利要求1所述的高速InGaN多量子阱微纳LED发光器件阵列，其特征在于：还包括十字形标记，通过十字形标记将InGaN量子阱LED外延片分隔成四个区域。
3.根据权利要求2所述的高速InGaN多量子阱微纳LED发光器件阵列，其特征在于：所述十字形标记分布在InGaN量子阱LED外延片的横向中位线和纵向中位线。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种高速InGaN多量子阱微纳LED发光器件阵列，其特征在于：所述InGaN量子阱LED外延片四个区域中的纳米柱阵列的直径分别为1200～1600nm、700～1000nm、400～600nm、100～300nm，每个区域内的纳米柱阵列的纵向间距为10～50μm，横向间距为10～20μm，不同区域之间的间隔距离为1000～2000μm。
5.权利要求1-4中任一项所述的高速InGaN多量子阱微纳LED发光器件阵列的制备方法，其步骤包括：
(1)、在InGaN量子阱LED外延片表面旋涂一层光刻胶；
(2)、对其进行前烘、曝光、显影，在光刻胶上形成四个直径不同的纳米柱区域，区域之间采用十字标记进行分割和标记；
(3)、采用感应耦合等离子体刻蚀技术对InGaN量子阱LED外延片进行刻蚀，控制刻蚀深度至n型层；
(4)、去除光刻胶，得到形成四个区域，每个区域中的纳米柱阵列的直径一致，不同区域的纳米柱阵列的直径不同的周期排列的微纳LED图形，区域之间通过十字标记进行分割。
6.根据权利要求5所述的高速InGaN多量子阱微纳LED发光器件阵列的制备方法，其特征在于：步骤(1)中光刻胶为HSQ光刻胶，厚度为70～100nm，曝光采用电子束曝光技术，曝光剂量为800μC/cm2,电子的曝光写场为60μm×60μm。
7.根据权利要求6所述的高速InGaN多量子阱微纳LED发光器件阵列的制备方法，其特征在于：步骤(3)中刻蚀气体比例为Cl2：BCl3＝40：10，刻蚀压强为10.0mTorr,刻蚀功率为500±200W，刻蚀时间为1-3min。
8.根据权利要求7所述的高速InGaN多量子阱微纳LED发光器件阵列的制备方法，其特征在于：去除光刻胶为先用BOE溶液恒温水浴加热90s,再用去离子水清洗5min，然后采用RIE技术，通入O2，流量为10sccm，压强3Pa，功率50W，时间20s，彻底去除残余的光刻胶。
9.根据权利要求5-8中任一项所述的高速InGaN多量子阱微纳LED发光器件阵列的制备方法，其特征在于：还包括步骤(5)、采用湿法刻蚀对InGaN量子阱LED外延片表面进行修复。
10.根据权利要求9所述的高速InGaN多量子阱微纳LED发光器件阵列的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)具体是InGaN量子阱LED外延片置于40-80℃的KOH溶液中，溶液浓度为0.5mol/L，处理20min。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN111816737A (zh) * | 2020-09-02 | 2020-10-23 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | GaN基超辐射发光二极管的外延结构及其应用 |
| CN118352448A (zh) * | 2024-06-14 | 2024-07-16 | 之江实验室 | 光遗传学神经探针及其制备方法和应用 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104396028A (zh) * | 2012-05-24 | 2015-03-04 | 香港大学 | 不需要颜色转换的白色纳米发光二极管 |
| CN108878469A (zh) * | 2018-07-04 | 2018-11-23 | 南京大学 | 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 |
-
2020
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104396028A (zh) * | 2012-05-24 | 2015-03-04 | 香港大学 | 不需要颜色转换的白色纳米发光二极管 |
| CN108878469A (zh) * | 2018-07-04 | 2018-11-23 | 南京大学 | 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 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| K. KISHINO ET AL: "Monolithic integration of four-colour InGaN-based nanocolumn LEDs", 《ELECTRONICS LETTERS》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111816737A (zh) * | 2020-09-02 | 2020-10-23 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | GaN基超辐射发光二极管的外延结构及其应用 |
| CN118352448A (zh) * | 2024-06-14 | 2024-07-16 | 之江实验室 | 光遗传学神经探针及其制备方法和应用 |
| CN118352448B (zh) * | 2024-06-14 | 2024-10-18 | 之江实验室 | 光遗传学神经探针及其制备方法和应用 |
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