CN1881624A

CN1881624A - 一种发光二极管及其制备方法

Info

Publication number: CN1881624A
Application number: CNA2005100267494A
Authority: CN
Inventors: 董志江; 靳彩霞; 许亚兵; 丁晓民; 孙卓; 黄素梅
Original assignee: Shanghai Blue Light Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Blue Light Technology Co Ltd
Priority date: 2005-06-15
Filing date: 2005-06-15
Publication date: 2006-12-20

Abstract

本发明公开了一种发光二极管及其制备方法，其p型欧姆接触透明电极的制备材料采用铟锡氧化物。本发明制备所述发光二极管的方法是，首先，外延生长半导体发光二极管晶片；再刻蚀n型台阶并淀积n型金属多层膜；之后，合金化形成n型欧姆接触；接着，生长铟锡氧化物薄膜；最后，腐蚀光刻ITO薄膜，制备ITO透明电极，形成p型透明电极和欧姆接触。本发明可增加发光二极管电极的透光率，提高光输出功率。

Description

一种发光二极管及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种发光二极管，尤其是一种具有透明电极的发光二极管。本发明还涉及该发光二极管的制备方法。

背景技术

以GaN为基的半导体材料，具有从1.95到6.4eV的带隙，其发光波长几乎覆盖了整个可见光区，由于其巨大的应用前景而得到了广泛的研究和开发，尤其是以这种新型半导体材料为基础的蓝色、绿色、紫色和白色二极管的研究、生产和应用。目前，GaN为基半导体材料和器件的外延生长最主要、最有效和最广泛的是MOCVD技术。

在MOCVD制备LED(发光二极管)技术中，提升取光效率的关键是提高白光LED的发光效率。根据计算，60lm/W的发光效率其外部量子效率必需为24％-30％。“日本21世纪光源计划小组”使用波长为405nm的紫外LED，获得43％外部量子效率，取光效率为60％，是白光LED的三倍。日亚化学的紫外LED与蓝光LED除了在晶体界面设置凹凸形状之外，同时还设置反射率极高的网状P电极，使用这样的结构，实现了一个具有18.8mW的输出功率和34.9％量子效率的460nm蓝光LED芯片。蓝光LED与YAG(钇铝石榴石)荧光粉的组合，使白光LED获得60lm/W的光效率，为目前全球最高水准。另外ITO(Indium Tin Oxide铟锡氧化物薄膜)透明电极的应用是提高LED取光效率的又一有效途径。

ITO的主要成分是In₂O₃，其禁带宽度为3.75～4.0eV，是重掺杂、高简并n型半导体。ITO薄膜在可见光区透过率达到90％以上，红外反射可超过90％。就电学和光学性能而言，它是具有实际应用价值的透明导电薄膜。自1907年Bakdeker第一个报道了氧化镉透明导电薄膜后，人们就对透明导电薄膜产生了浓厚的兴趣。因为从物理学角度看，透明导电薄膜把物质的透明性和导电性这一矛盾统一起来了。目前研究、应用较多的是ITO，因其接近金属的导电率、可见光范围内的高透射率、红外高反射率以及其半导体特性，广泛地应用于太阳能电池、显示器、气敏元件、抗静电涂层以及半导体/绝缘体/半导体(SIS)异质结、现代战机和巡航导弹的窗口等。ITO薄膜技术取代金属透明电极应用在LED的芯片加工中，将使LED的取光效率得到较大的提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种发光二极管，增加其电极的透光率，提高光输出功率；为此，本发明还要提供一种制备所述发光二极管的方法。

为解决上述技术问题，本发明发光二极管包括蓝宝石衬底，在蓝宝石衬底上依次形成的GaN成核层、GaN缓冲层、n型GaN欧姆接触层、InGaN/GaN多量子阱(MQWs)有源层、p-AlGaN波导层、p型GaN欧姆接触层，在n型GaN欧姆接触层上引出的n型欧姆接触电极，在p型GaN欧姆接触层上引出的p型欧姆接触透明电极，其中，所述的p型欧姆接触透明电极的制备材料采用铟锡氧化物(ITO)。

为了制备如上所述的发光二极管，本发明的制备方法包括如下步骤：首先，外延生长半导体发光二极管晶片；再刻蚀n型台阶并淀积n型金属多层膜；之后，合金化形成n型欧姆接触；接着，生长铟锡氧化物薄膜；最后，腐蚀光刻铟锡氧化物薄膜，制备ITO透明电极，形成p型透明电极和欧姆接触。

本发明利用ITO透明导电薄膜代替传统的Ni合金透明电极，有效的克服了常规的发光二极管所面临的Ni合金电极的光透率只有60％-70％的难题，大幅提升了发光二极管的取光效率，从而增加了外部量子效率，提高了出光输出功率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明发光二极管的结构示意图；

图2是本发明发光二极管ITO透明电极的透光率曲线图；

图3是本发明发光二极管的光功率和正向电流L-I曲线图。

图中标号：1为蓝宝石衬底；2为GaN成核层；3为GaN缓冲层；4为n型GaN欧姆接触层；5为n型欧姆接触电极；6为InGaN/GaN多量子阱(MQWs)有源层；7为p-AlGaN波导层；8为p型GaN欧姆接触层；9为p型欧姆接触透明电极。

具体实施方式

如图1所示，本发明发光二极管，包括蓝宝石衬底1，在蓝宝石衬底1上依次形成的GaN成核层2、GaN缓冲层3、n型GaN欧姆接触层4、InGaN/GaN多量子阱(MQWs)有源层6、p-AlGaN波导层7、p型GaN欧姆接触层8，在n型GaN欧姆接触层4上引出的n型欧姆接触电极5，在p型GaN欧姆接触层8上引出的p型欧姆接触透明电极9。为了克服常规的发光二极管所面临的Ni合金电极的光透率只有60％-70％的难题，p型欧姆接触透明电极9的材料采用ITO。

为制备上述发光二极管，本发明的制备方法，包括以下步骤：

(1)外延生长半导体发光二极管晶片；

(2)刻蚀n型台阶并淀积n型金属多层膜；

(3)合金化，形成n型欧姆接触；

(4)生长铟锡氧化物(ITO)薄膜；

(5)腐蚀光刻ITO薄膜，制备ITO透明电极，形成p型透明电极和欧姆接触。

在制备过程中，采用电子束蒸发生长铟锡氧化物(ITO)薄膜；利用酸性水溶剂如盐酸(HCL)或者硫酸(H₂SO₄)腐蚀光刻ITO薄膜。

在图2中揭示了本发明发光二极管ITO透明电极的透光率。由图可知其可透光率高达92％-95％，因此克服了Ni合金电极的透光率低的弊端，有利于大幅提升发光二极管的取光效率，从而提高其出光功率。

图3是发光二极管的光功率和正向电压L-I的关系曲线，其中，传统的Ni/Au透明电极和氧化铟锡(ITO)透明电极表现了不同的L-I特性。ITO透明电极大幅地提升了发光二极管的取光效率，从而提高了出光输出功率。

Claims

1.一种发光二极管，包括蓝宝石衬底，在蓝宝石衬底上依次形成的GaN成核层、GaN缓冲层、n型GaN欧姆接触层、InGaN/GaN多量子阱有源层、p-A1GaN波导层、p型GaN欧姆接触层，在n型GaN欧姆接触层上引出的n型欧姆接触电极，在p型GaN欧姆接触层上引出的p型欧姆接触透明电极，其特征在于，所述p型欧姆接触透明电极的制备材料采用铟锡氧化物。

2.一种制备如权利要求1所述的发光二极管的方法，其特征在于，采用如下步骤：首先，外延生长半导体发光二极管晶片；再刻蚀n型台阶并淀积n型金属多层膜；之后，合金化形成n型欧姆接触；接着，生长铟锡氧化物薄膜；最后，腐蚀光刻铟锡氧化物薄膜，制备ITO透明电极，形成p型透明电极和欧姆接触。

3.根据权利要求2所述的制备发光二极管的方法，其特征在于，采用电子束蒸发淀积或电子溅射生长铟锡氧化物薄膜。

4.根据权利要求2所述的制备发光二极管的方法，其特征在于，利用酸性水溶剂腐蚀光刻铟锡氧化物薄膜。