CN114284398A - 氮化物基发光二极管柔性外延片制作方法及其外延片 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氮化物基发光二极管柔性外延片制作方法及其外延片，本发明制作方法以氟晶云母为衬底，利用反应溅射方法制备氮化铝为缓冲层并继续利用金属有机物气相沉积法外延氮化物发光二极管结构，利用氟晶云母层状结构且易于解理的材料特性，能方便将氟晶云母上的氮化物基发光二极管结构进行大面积剥离转移，实现以解理后氟晶云母衬底的大尺寸氮化物基发光二极管柔性外延片，整个制作工艺流程操作简易，成本低廉，解理成功率高，易于实现，重复性高，适用于大规模生产。

Description

氮化物基发光二极管柔性外延片制作方法及其外延片
技术领域
本发明涉及一种氮化物基发光二极管柔性外延片的制作方法，具体涉及一种利用可解理柔性云母作为衬底制备上层氮化物基光电子器件的方法。
背景技术
随着物联网与大数据时代的到来，人们对健康与卫生领域的关注度持续上升，而柔性可穿戴功能器件也之进入了高速的蓬勃发展期。另一方面氮化物基光电子功能器件以其优异的性能稳定性以及成熟的规模化生产基础备受青睐，从最简单的可见光/紫外发光二极管到可见光激光类器件，氮化物基光电子器件正从高高在上的神坛逐步走入千家万户的生活。
特别是近年来兴起的垂直腔面发射激光器，更是将从应用端进一步扩大氮化物光电子器件的应用规模。而将柔性可穿戴器件与氮化物光电子器件的结果，必定能综合上述二者优点，进一步拓宽氮化物基光电子器件的应用领域与背景。而目前绝大多数用于可穿戴器件所使用的柔性衬底均为聚合物型衬底，大多无法承受900℃以上的高温，而该温度又恰恰是氮化物发光器件层的制备温度，因此直接阻碍了氮化物基柔性光电子器件的发展。
综上所述，寻找到一种简单易行且重复性高，解理操作容易，成本低廉的制备氮化物基光电子柔性器件的方法，将对发展可穿戴式柔性电子器件领域具有重大意义。
发明内容
针对上述的不足，本发明目的在于，提供一种简单易行且重复性高，解理操作容易，成本低廉的氮化物基发光二极管柔性外延片制作方法。
一种氮化物基发光二极管柔性外延片制作方法，其包括以下步骤：
(1)预备氟晶云母衬底，该氟晶云母衬底优选为表面具有原子级别的高质量氟晶云母衬底，尺寸包括但不限于2寸、4寸、6寸与其他的尺寸范围，对氟晶云母衬底进行清洗去除污渍；清洗时，依次采用丙酮溶液、乙醇溶液和去离子水超声清洗对氟晶云母衬底进行清洗，能有效除去氟晶云母衬底表面的有机及无机沾污；
(2)通过反应磁控溅射法在氟晶云母衬底上制备氮化铝缓冲层；具体是利用反应溅射设备以单质铝为溅射靶，背景气氛为氩气与氮气的混合气体，通过控制溅射时间与功率制备所需厚度的氮化铝缓冲层；
(3)通过金属有机物气相沉积法在具有氮化铝缓冲层的氟晶云母衬底上外延制备氮化物基发光二极管结构；具体是利用金属有机物气相沉积设备在具有氮化铝缓冲层的氟晶云母衬底上制备具有所需发光波长的氮化物基发光二极管外延结构；所述氮化物基发光二极管结构中氮化物的范围为氮化铝、氮化镓、氮化铟中一种或多种混合的三元氮化物材料；所述氮化物基发光二极管结构中发光二极管结构为包括N型掺杂区、发光量子阱结构区域、电子阻挡层区域以及P型掺杂区的全结构发光二极管，发光范围包括红外、紫外以及可见光波段范围；
(4)对具有氮化物基发光二极管结构的氟晶云母衬底进行解理操作，将上层长有氮化物发光二极管结构实行整张剥离；较佳的，是选取靠近氮化物基发光二极管外延结构一侧进行操作，将靠近发光结构一侧的云母衬底连同氮化物基发光二极管结构一起剥离转移；
(5)将剥离后的氮化物基发光二极管结构进行化学清洗、吹干，制得到以氟晶云母为衬底的氮化物基发光二极管结构柔性外延片。为提升清洗效果，依次采用丙酮溶液、乙醇溶液和去离子水超声清洗进行清洗，然后采用氮气吹干；
一种外延片，其应用上述的氮化物基发光二极管柔性外延片制作方法制作而成。
本发明的有益效果为：本发明提供的氮化物基发光二极管柔性外延片制作方法简单易行，以氟晶云母为衬底，利用反应溅射方法制备氮化铝为缓冲层并继续利用金属有机物气相沉积法外延氮化物发光二极管结构，利用氟晶云母层状结构且易于解理的材料特性，能方便将氟晶云母上的氮化物基发光二极管结构进行大面积剥离转移，实现以解理后氟晶云母衬底的大尺寸氮化物基发光二极管柔性外延片，整个制作工艺流程操作简易，衬底成本低廉，解理成功率高，易于实现，重复性高，适用于大规模生产。
下面结构附图与实施例对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为本发明的制作示意图。
具体实施方式
为了能更清楚地说明本发明，将对以下实施例及附图进行详细说明。下面附图描述的实施例仅用于解释本发明，不能解释为对本发明的限制。
在本实施例中，以氟晶云母作为衬底制备2寸柔性氮化镓基蓝光发光二极管外延片为例。
(1)选择2寸的氟晶云母作为氟晶云母衬底1，其他实施例中，可以选用4寸、6寸等其他尺寸。对氟晶云母衬底1依次采用丙酮溶液、乙醇溶液和去离子水超声清洗对氟晶云母衬底1进行清洗，除去氟晶云母衬底1表面的有机及无机沾污，然后用氮气吹干；
(2)利用反应溅射设备对清洗后的氟晶云母衬底1进行溅射，在氟晶云母衬底1的表面制备出厚度为100纳米的氮化铝缓冲层2，其中溅射靶材为纯铝靶，溅射气氛为氩气与氮气的混合气体，溅射功率为3000W，溅射时间为300秒；
(3)通过金属有机物气相沉积设备在具有氮化铝缓冲层2的氟晶云母衬底1表面生长氮化镓基蓝光发光二极管外延结构3；
(4)将表面长有氮化镓基蓝光发光二极管外延结构3的氟晶云母衬底1进行解理操作，用镊子夹取氟晶云母衬底靠近氮化镓基蓝光发光二极管外延结构3的一侧进行操作，由于氟晶云母衬底1本身为层状结构易于层状解理，实现将靠近发光结构一侧的云母衬底连同氮化镓基蓝光发光二极管外延结构3一起整张剥离转移，最终获得以柔性氟晶云母为衬底的氮化镓基蓝光发光二极管柔性外延片；其他实施例中，也可以采用化学干法或湿法刻蚀手段进行解理；
(5)依次采用丙酮溶液、乙醇溶液和去离子水超声清洗解理后柔性氟晶云母衬底1上的氮化镓基蓝光发光二极管柔性外延片，清洗时间为10分钟，然后采用氮气吹干，制得氮化镓基蓝光发光二极管柔性外延片。
本发明氮化物基发光二极管柔性外延片制作方法选用具有原子级别平整表面的氟晶云母为衬底，先后利用反应溅射沉积与金属有机物气相外延实现了氮化物基发光二极管柔性外延片的制备，利用氟晶云母层状结构且易于解理的材料特性，方便将氟晶云母上的氮化物基发光二极管结构进行大面积剥离转移，易于解理，且解理成功率高，适用于大规模生产。
最后需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。如本发明上述实施例所述，采用与其相同或相似的方法及其制品，均在本发明保护范围内。

Claims (9)

1.一种氮化物基发光二极管柔性外延片制作方法，其特征在于，其包括以下步骤：
(1)预备氟晶云母衬底，对其进行清洗去除污渍；
(2)通过反应磁控溅射法在氟晶云母衬底上制备氮化铝缓冲层；
(3)通过金属有机物气相沉积法在具有氮化铝缓冲层的氟晶云母衬底上外延制备氮化物基发光二极管结构；
(4)对具有氮化物基发光二极管结构的氟晶云母衬底进行解理操作，将上层长有氮化物发光二极管结构实行整张剥离；
(5)将剥离后的氮化物基发光二极管结构进行化学清洗、吹干，制得到以氟晶云母为衬底的氮化物基发光二极管结构柔性外延片。
2.根据权利要求1所述的氮化物基发光二极管柔性外延片制作方法，其特征在于，所述步骤(1)依次采用丙酮溶液、乙醇溶液和去离子水超声清洗对氟晶云母衬底进行清洗，除去氟晶云母衬底表面的污渍。
3.根据权利要求1所述的氮化物基发光二极管柔性外延片制作方法，其特征在于，所述步骤(2)利用反应溅射设备以单质铝为溅射靶，背景气氛为氩气与氮气的混合气体，通过控制溅射时间与功率制备所需厚度的氮化铝缓冲层。
4.根据权利要求1所述的氮化物基发光二极管柔性外延片制作方法，其特征在于，所述步骤(3)利用金属有机物气相沉积设备在具有氮化铝缓冲层的氟晶云母衬底上制备具有所需发光波长的氮化物基发光二极管外延结构。
5.根据权利要求1或4所述的氮化物基发光二极管柔性外延片制作方法，其特征在于，所述氮化物基发光二极管结构中氮化物的范围为氮化铝、氮化镓、氮化铟中一种或多种混合的三元氮化物材料。
6.根据权利要求1或4所述的氮化物基发光二极管柔性外延片制作方法，其特征在于，所述氮化物基发光二极管结构中发光二极管结构为包括N型掺杂区、发光量子阱结构区域、电子阻挡层区域以及P型掺杂区的全结构发光二极管，发光范围包括红外、紫外以及可见光波段范围。
7.根据权利要求1或4所述的氮化物基发光二极管柔性外延片制作方法，其特征在于，所述步骤(4)在解理时，选取靠近氮化物基发光二极管外延结构一侧进行操作，将靠近发光结构一侧的云母衬底连同氮化物基发光二极管结构一起剥离转移。
8.根据权利要求1所述的氮化物基发光二极管柔性外延片制作方法，其特征在于，所述步骤(5)采用依次采用丙酮溶液、乙醇溶液和去离子水超声清洗进行清洗，然后采用氮气吹干。
9.一种外延片，其特征在于，其应用权利要求1-8中任意一项所述的氮化物基发光二极管柔性外延片制作方法制作而成。
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