CN114335266A - 一种基于高品质微球腔的白光Micro-LED的制备方法 - Google Patents

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徐春祥
王潇璇
石增良
李竹新
熊子豪
朱泓锦
翟天齐
宋世诚
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Abstract

本发明公开了一种基于高品质微球腔的白光Micro‑LED的制备方法。包括(1)将p‑GaN衬底清洗后，使用无痕耐高温胶带作掩膜预留正电极位；(2)激光经过透镜聚焦在靶材上在p‑GaN衬底上制备Ho掺杂的ZnO微米球；(3)旋涂PMMA，并采用氧等离子体刻蚀；(4)通过金属掩膜版，沉积Au电极。本发明制备掺杂ZnO微球的方法为无模板制备的方法，比现在常用的模板化学和成法省去了模板的制备过程，方法简单易操作，并且样品杂质少、结晶性高。制备的Micro‑LED通过简单的驱动方式控制实现蓝紫光、蓝绿光甚至白光发射。

Description

一种基于高品质微球腔的白光Micro-LED的制备方法
技术领域
本发明涉及半导体光电子器件的制备方法，特别涉及一种基于高品质微球腔的白光Micro-LED的制备方法。
背景技术
半导体光电子器件一直是全球研究人员关注的焦点，主要是因为它们的不寻常性质。半导体材料的纳米粒子在微纳米器件的研究中有广泛地应用。尤其是宽光谱响应是近年来众多学者们关注的热点，吸引了大量的专家学者们的深入研究，并尝试提升器件的性能以及拓展更加有趣的应用。尤其是近年来，低至10微米像素点的Micro-LED芯片具备尺寸小、集成度高和可自发光等优势特点，受到了广泛的关注。目前已广泛应用于平板和空间显示、可穿戴光电子器件、可植入光电子器件、光通信、医疗诊断、智能照明等众多领域中。在未来的发展中，有望实现集驱动、发光和信号传输等为一体的高效率、低能耗、更稳定、寿命更长的光电子器件。
2000年之后，蓝光LED芯片的实现使得蓝光技术结合于荧光粉二次激发推动了白光LED技术的不断发展和成熟化，也就是单晶型白光LED。短短几年的时间，单晶型白光LED几乎全面取代了冷阴极荧光灯管，逐渐应用于手机、电脑乃至电视显示等等。但是非自发光的劣势使得白光LED的色饱和度以及色彩辨识度不足成为其不可忽视的应用缺陷。因此，三原色混合白光LED(多晶型白光LED)更多地被选择应用在LED显示和Micro-LED显示技术的发展中。但是，不同色彩LED发光二极管的不同电学性质大大提高了器件驱动方式的设计难度，造成了成本的提高。如何得到单晶型并且可自发光的白光LED甚至Micro-LED成为众多科研工作者们思考和待解决的问题。
作为第三代半导体代表性材料之一，ZnO不仅具有优越的物理特性(直接带隙宽禁带3.37eV，高激子束缚能60mev)，并可以生长合成为多种多样的天然微腔结构，提高光场的限域和放大性能，被广泛应用于光电子器件领域。激光烧蚀法是一种简单的制备ZnO微球的合成方法，该方法基于激光热效应、表面张力等物理特性通过1064nm的红外激光器轰击陶瓷靶材得到所需样品，所得的ZnO微球具有比较好的结晶特性和优异的球形结构以及较光滑的表面，并具有优异的回音壁模式激光特性。除此之外，该方法易于实现元素的掺杂，从而改变和优化ZnO微球的结构与光电特性。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种基于高品质微球腔的白光Micro-LED的制备方法。
技术方案：本发明所述的基于高品质微球腔的白光Micro-LED的制备方法，包括以下步骤：
(1)将p-GaN衬底清洗后，使用无痕耐高温胶带作掩膜预留正电极位；
(2)激光经过透镜聚焦在靶材上在p-GaN衬底上制备Ho掺杂的ZnO微米球；
(3)旋涂PMMA，并采用氧等离子体刻蚀；
(4)通过金属掩膜版，沉积Au电极。
进一步地，步骤(2)中激光的输出功率为150～300mW。
进一步地，步骤(2)中激光的烧蚀的时间为5～10mins。
进一步地，步骤(2)中通过1064nm激光经过焦距为300mm的透镜聚焦在靶材上。
进一步地，步骤(4)中采用磁控溅射法沉积Au电极。
有益效果：与现有技术相比，本发明具以下优势：
1)本发明公开的制备掺杂ZnO微球的方法为无模板制备的方法，比现在常用的模板化学和成法省去了模板的制备过程，方法简单易操作，并且样品杂质少、结晶性高。
2)该方法常温空气下就可以获得微米尺寸的单分散掺杂ZnO微球阵列。
3)本发明说明稀土掺杂ZnO微球相比纯ZnO微球具有更好的形貌和激光品质。
4)本发明制备的Micro-LED通过简单的驱动方式控制实现蓝紫光、蓝绿光甚至白光发射。
5)该方法简单易操作，不需要模板，只通过在室温和空气环境下就可以获得所需的发光器件。
附图说明
图1为实施例1中制备的单个Ho掺杂ZnO微球的扫描电镜照片；
图2为实施例2中制备的单个Ho掺杂ZnO微球的扫描电镜照片；
图3为实施例3中制备的单个Ho掺杂ZnO微球的扫描电镜照片；
图4为实施例4中制备的Ho掺杂ZnO微球阵列的光学显微照片；
图5为实施例5中制备的Ho掺杂ZnO微球阵列的光学显微照片；
图6为实施例6中制备的Ho掺杂ZnO微球阵列的光学显微照片；
图7为实施例7中制备的Micro-LED的电致发光光谱(a)和色度(b)坐标图。
具体实施方式
实施例1：
将p型掺杂GaN衬底清洗干净后，用高温无痕胶带掩盖衬底一角预留为正极电极位，然后放置于横向距离靶材5mm，纵向距离激光聚焦点10mm。在衬底上滴加数滴去离子水，至平铺满衬底。开启激光器，调至激光输出功率为150mW，烧蚀时间为7mins。将衬底置于60℃下烘干，由于功率过低，得到表面不够光滑的Ho掺杂ZnO微球，扫描电镜如图1所示。
实施例2：
将p型掺杂GaN衬底清洗干净后，用高温无痕胶带掩盖衬底一角预留为正极电极位，然后放置于横向距离靶材5mm，纵向距离激光聚焦点10mm。在衬底上滴加数滴去离子水，至平铺满衬底。开启激光器，调至激光输出功率为210mW，烧蚀时间为7mins。将衬底置于60℃下烘干，得到表面很光滑的Ho掺杂ZnO微球，扫描电镜如图2所示。
实施例3：
将p型掺杂GaN衬底清洗干净后，用高温无痕胶带掩盖衬底一角预留为正极电极位，然后放置于横向距离靶材5mm，纵向距离激光聚焦点10mm。在衬底上滴加数滴去离子水，至平铺满衬底。开启激光器，调至激光输出功率为300mW，烧蚀时间为7mins。将衬底置于60℃下烘干，得到表面非常光滑的Ho掺杂ZnO微球，扫描电镜如图3所示。
实施例4：
将衬底放置于横向距离靶材5mm，纵向距离激光聚焦点10mm。在硅片上滴加数滴无水乙醇，至平铺满衬底。开启激光器，调至激光输出功率为300mW，烧蚀时间为5mins。并置于60℃下烘干得到零散的Ho掺杂ZnO微球阵列，光学显微照片如图4所示。
实施例5：
将衬底放置于横向距离靶材5mm，纵向距离激光聚焦点10mm。在硅片上滴加数滴无水乙醇，至平铺满衬底。开启激光器，调至激光输出功率为300mW，烧蚀时间为7mins。并置于60℃下烘干得到单分散状态的Ho掺杂ZnO微球阵列，光学显微照片如图5所示。
实施例6：
将衬底放置于横向距离靶材5mm，纵向距离激光聚焦点10mm。在硅片上滴加数滴无水乙醇，至平铺满衬底。开启激光器，调至激光输出功率为300mW，烧蚀时间为10mins。并置于60℃下烘干得到分散性较差、碎屑较多的Ho掺杂ZnO微球阵列，光学显微照片如图6所示。
实施例7：
将p型GaN衬底上分散有用300mW功率轰击7mins的Ho掺杂ZnO微球阵列片子经过PMMA旋涂过后，采用氧等离子体刻蚀2mins。剥离正电极保护胶带后，利用磁控溅射法沉积Au薄膜做电极。并采用交流电源驱动，得到电致发光光谱及其色度坐标图如图7所示。

Claims (5)

1.一种基于高品质微球腔的白光Micro-LED的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将p-GaN衬底清洗后，使用无痕耐高温胶带作掩膜预留正电极位；
(2)激光经过透镜聚焦在靶材上在p-GaN衬底上制备Ho掺杂的ZnO微米球；
(3)旋涂PMMA，并采用氧等离子体刻蚀；
(4)通过金属掩膜版，沉积Au电极。
2.根据权利要求1所述的基于高品质微球腔的白光Micro-LED的制备方法，其特征在于：步骤(2)中激光的输出功率为150～300mW。
3.根据权利要求1所述的基于高品质微球腔的白光Micro-LED的制备方法，其特征在于：步骤(2)中激光的烧蚀的时间为5～10mins。
4.根据权利要求1所述的基于高品质微球腔的白光Micro-LED的制备方法，其特征在于：步骤(2)中通过1064nm激光经过焦距为300mm的透镜聚焦在靶材上。
5.根据权利要求1所述的基于高品质微球腔的白光Micro-LED的制备方法，其特征在于：步骤(4)中采用磁控溅射法沉积Au电极。
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Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101037795A (zh) * 2007-01-29 2007-09-19 浙江大学 Sb掺杂的p型ZnO晶体薄膜的制备方法
US20070243328A1 (en) * 2006-04-17 2007-10-18 Imra America, Inc. P-type semiconductor zinc oxide films process for preparation thereof, and pulsed laser deposition method using transparent substrates
CN101786653A (zh) * 2010-02-26 2010-07-28 中山大学 一种掺杂稀土元素氧化锌一维纳米材料的制备方法和应用
CN102496852A (zh) * 2011-12-27 2012-06-13 东南大学 十二边形氧化锌回音壁模紫外微激光异质结二极管的制备
CN102545046A (zh) * 2012-01-17 2012-07-04 东南大学 回音壁模微腔激光二极管的制备方法
CN102570304A (zh) * 2012-01-17 2012-07-11 东南大学 一种微纳米激光二极管的制备方法
CN102623891A (zh) * 2012-01-17 2012-08-01 东南大学 一种微激光器阵列的制备方法
CN102904158A (zh) * 2012-10-19 2013-01-30 东南大学 一种构筑电泵浦回音壁模ZnO紫外微激光器的制备方法
CN103956416A (zh) * 2014-05-15 2014-07-30 深圳大学 氧化锌基白光led及其制备方法
CN104118902A (zh) * 2014-07-25 2014-10-29 济南大学 一种氧化锌微球及其制备方法
CN104593733A (zh) * 2015-02-13 2015-05-06 哈尔滨工业大学 铜掺杂氧化锌纳米棒的脉冲激光沉积制备方法
CN106772721A (zh) * 2016-12-19 2017-05-31 厦门大学 一种高品质因子回音壁模微球腔的制备方法
CN107634125A (zh) * 2017-09-07 2018-01-26 东南大学 一种双向发光二极管及其制备方法
CN108115146A (zh) * 2017-12-20 2018-06-05 东南大学 一种氧化锌@锌微球的制备方法
CN108128799A (zh) * 2017-12-27 2018-06-08 东南大学 一种超薄氧化锌球壳的制备方法
CN108258086A (zh) * 2017-12-25 2018-07-06 五邑大学 一种ZnO微米/纳米柱LED的制备方法
CN111193188A (zh) * 2020-01-07 2020-05-22 南京航空航天大学 单根ZnO微米带F-P模式紫外激光二极管的制备方法
CN111689692A (zh) * 2020-06-08 2020-09-22 苏州凯文堡尼光电科技有限公司 基于超低阈值多组分钬离子掺杂玻璃材料的微球腔激光器

Patent Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070243328A1 (en) * 2006-04-17 2007-10-18 Imra America, Inc. P-type semiconductor zinc oxide films process for preparation thereof, and pulsed laser deposition method using transparent substrates
CN101037795A (zh) * 2007-01-29 2007-09-19 浙江大学 Sb掺杂的p型ZnO晶体薄膜的制备方法
CN101786653A (zh) * 2010-02-26 2010-07-28 中山大学 一种掺杂稀土元素氧化锌一维纳米材料的制备方法和应用
CN102496852A (zh) * 2011-12-27 2012-06-13 东南大学 十二边形氧化锌回音壁模紫外微激光异质结二极管的制备
CN102545046A (zh) * 2012-01-17 2012-07-04 东南大学 回音壁模微腔激光二极管的制备方法
CN102570304A (zh) * 2012-01-17 2012-07-11 东南大学 一种微纳米激光二极管的制备方法
CN102623891A (zh) * 2012-01-17 2012-08-01 东南大学 一种微激光器阵列的制备方法
CN102904158A (zh) * 2012-10-19 2013-01-30 东南大学 一种构筑电泵浦回音壁模ZnO紫外微激光器的制备方法
CN103956416A (zh) * 2014-05-15 2014-07-30 深圳大学 氧化锌基白光led及其制备方法
CN104118902A (zh) * 2014-07-25 2014-10-29 济南大学 一种氧化锌微球及其制备方法
CN104593733A (zh) * 2015-02-13 2015-05-06 哈尔滨工业大学 铜掺杂氧化锌纳米棒的脉冲激光沉积制备方法
CN106772721A (zh) * 2016-12-19 2017-05-31 厦门大学 一种高品质因子回音壁模微球腔的制备方法
CN107634125A (zh) * 2017-09-07 2018-01-26 东南大学 一种双向发光二极管及其制备方法
CN108115146A (zh) * 2017-12-20 2018-06-05 东南大学 一种氧化锌@锌微球的制备方法
CN108258086A (zh) * 2017-12-25 2018-07-06 五邑大学 一种ZnO微米/纳米柱LED的制备方法
CN108128799A (zh) * 2017-12-27 2018-06-08 东南大学 一种超薄氧化锌球壳的制备方法
CN111193188A (zh) * 2020-01-07 2020-05-22 南京航空航天大学 单根ZnO微米带F-P模式紫外激光二极管的制备方法
CN111689692A (zh) * 2020-06-08 2020-09-22 苏州凯文堡尼光电科技有限公司 基于超低阈值多组分钬离子掺杂玻璃材料的微球腔激光器

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
K. FABITHA: "《Room temperature WGM resonances in the red spectral range from Ho3+ activated Zn0 micro-spherical cavities》", APPL. PHYS. LETT., vol. 112, no. 262102, pages 1 - 4 *
XIAOXUAN WANG: "《Electrically driven optical resonance of spherical Zn0 whispering gallery mode microcavity》", APPL. PHYS. LETT., vol. 119, no. 021101, pages 1 - 5 *

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