SE532957C2 - Upphöjd ljusdiod och metod för att tillverka densamma - Google Patents

Description

10 532 595? det möjligt att övervinna kraven på gitteranpassning mellan olika material i en anordning tillverkad med planarteknologi. Det har visats och utnyttjats att nanotrådar av exempelvis lnP kan växas på lnAs eller Si utan defekter. I US 20040075464 av Samuelsson et al. beskrivs ett flertal anordningar baserade på nanoträdsstrukturer, exempelvis nanotrådsljusdioder. Dessa ljusdioder har en intern heterostruktur som ger kvantfångningseffekter.

US2003O 168964 visar en konstruktion innefattande ett flertal nanotrådar som fungerar som ljusdioder innefattade i grupper mellan ett ledande transperent substrat vid den nedre änden av nanotrådarna och ett transperent täcksubstrat vid toppänden. Vardera individuell nanotråd har en struktur av p-typ och n-typ och ett ljusemitterande lager. Nanotrådarna beskrivs vara anordnade för att avge ljus genom det ledande transparenta substratet.

Det har tidigare rapporterats om andra nanotrådsljusdioder. Hiruma et al. tillverkade vertikala GaAs-nanotrådbaserade pn-ljusdioder. Nanotrådarna var inbäddade i ett SOG och var täckta med en Au/Ge/Ni-toppkontakt, vilken beskrivs i “GaAs p-n junction formed in quantum crystals” av Haraguchi et al., Appl. Phys. Lett. 60 (6) 1992. rumstemperaturselektrolurninicens. GaN-baserade nanotrådsljusdíoder har också tillverkats och beskrivs i “Core/Multishell Nanowíre Heterostructure as Multicolor, High-Eflíciency Light-Emitting Diodes”, av Quian, Nanoletters.

Dessa anordningar uppvisade Redogörelse for uppfinningen Uppenbarligen övervinner inte metoder enligt känd teknik de inneboende begränsningarna i vilka begränsar sig till ett väsentligen planväxt lager och att en avsevärd del av det producerade ljuset inte konstruktivt bidrar till illumineringen. planarteknologi, innebär att ljusproduktionen Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en nanostrukturerad ljusdiod och en metod för att tillverka densamma, vilka övervinner nackdelarna med anordningar och metoder enligt känd teknik. Det åstadkommes genom en anordning såsom definierad i patentkrav l. m w M LD m 'al Ljusdioden enligt föreliggande uppfinning är en stående nanostruktur med nanotråden utstickancle från ett substrat. En knopp med en större diameter än nanotråden är anordnad i anslutning till nanotråden och på en upphöjd position i förhållande till substratet. En pn-övergång bildas genom en kombination av knoppen och nanotråden, vilket leder till en aktiv region för ljusproduktion. Knoppen är företrädesvis i epitaxiell kontakt med nanotråden.

Knoppen har en större diameter än nanotråden för att möjliggöra dopning och för att minska kontaktresistansen till anordningen. Emellertid är knoppen likväl en jämförelsevis liten struktur och begränsad i alla riktningar. Ur ett optiskt perspektiv efterliknar knoppen en ideal punktkälla. Ljus producerat i den aktiva regionen kommer därför i hög grad lämna strukturen.

Tack vare föreliggande uppfinning kan en effektiv ljusdiod tillhandahållas.

Upphöjning av ljusgenereringen från ytan möjliggör att en större andel, jämfört med plana anordningar, av det producerade ljuset kommer lämna anordningen och bidra till luminiscensen.

En fördel med föreliggande uppfinning är att ljusgenereringen är positionerad i den upphöjda knoppen. Knoppen kan designas för att emittera ljus på ett effektivt sätt. Den optimala knoppen är punktliknande ur ett optiskt perspektiv eftersom ljus inte effektivt begränsas i ultrasmå strukturer, fastän detta kan vara svårt ur ett perspektiv innefattande effektiv ljusgenerering och elektriska egenskaper. När knoppdiametern är jämförbar eller större än våglängden för det emitterade ljuset kan det vara önskvärt att en hög andel av det genererade ljuset går igenom den yttre ytan i en vinkel som är nära nog normal mot ytan. Realistiska tillverkningsbegränsningar och den nödvändiga avskärmningen från de vägledande egenskaperna hos nanotrådsskaftet begränsar designen för en sådan struktur. De elektriska egenskaperna kan beskrivas som bulkliknande i det avseende att låg resistans och tillräcklig dopning är nödvändiga egenskaper för en effektiv ljusdiod. Geometrier för knoppen innefattar, men är inte begränsade till en cylindrisk form med en kupolformad topp eller en sfärisk form. 1.5 532 55? Användandet av en nanotråd i den nanostrukturerade ljusdioden enligt föreliggande uppfinning gör det möjligt att använda material och kombinationer av material som annars skulle ha varit svårt, eller till och med, omöjligt på grund av kan gittermissanpassning. Följaktligen rnaterialkombinationer användas, vilka möjliggör designen av ljusdioder som täcker hela det synliga spektrat såväl som infrarött. I synnerhet är möjligheten att använda nitrider såsom kombinationer av GaN, InN, AlN, GaAsN, och GaPN för att ge ljusdioder i det synliga området av stort intresse, eftersom dessa våglängder inte alls är tillgängliga med konventionella ljusdioder.

Utföringsformer av föreliggande uppfinning definieras i de beroende patentkraven. Andra syften, fördelar och nya egenskaper med föreliggande uppfinning kommer att klargöras med hjälp av den följande detaljerade beskrivningen av föreliggande uppfinning och de åtföljande ritningarna.

Figur-beskrivning Uppñnningen kommer att beskrivas närmare nedan i anslutning till de bifogade ritningarna, ivilka: Fig. 1 illustrerar en ljusdiod (LED) innefattande en nanotråd och en knopp enligt föreliggande uppfinning; Fig. 2 illustrerar ljusdioden innefattande en nanotråd och en knopp enligt föreliggande uppfinning; Fig. 3 illustrerar en anordning enligt föreliggande uppfinning innefattande ett flertal av grupper av ljusdioder; Fig. 4a-b illustrerar olika utföringsformer av ljusdioden enligt uppfinningen; Fig. Sa-c illustrerar olika utföringsformer av ljusdioden enligt uppfinningen; Fig. 6 illustrerar en utföringsform av ljusdioden enligt uppfinningen; och Fig. 7 illustrerar steg i tillverkningsmetoden enligt uppfinningen. 1.0 Detaljerad beskrivning av föredragna utfóringsformer En nanostrukturerad ljusdiod (light emitting diode, LED) enligt föreliggande uppfinning innefattar en stående nanotråd som ett aktivt element. Lämpliga metoder för att växa nanotrådar på halvledarsubstrat beskrivs i US 20030101244. Metoder för att tillhandahålla epitaxiellt växta nanotrådar med heterostrukturer kan hittas i US20040075464.

För ändamålet med föreliggande patentansökan skall en stående nanotråd tolkas som en nanotråd som sticker ut från substratet i någon vinkel. Den stående nanotråden kan exempelvis vara epitaxiellt växt från substratet.

Vinkeln mot substratet kan typiskt vara en följd av materialen i substratet och nanotråden, substratytan och växförhällanden. Genom att kontrollera dessa parametrar är det möjligt att tillverka nanotrådar som pekar i endast en riktning. Exempelvis kan nanotrådar och substrat av zinkblände- eller diamanthalvledare sammansatta av element från grupperna Ill, V och IV i det periodiska systemet, såsom nanotrådar, växas i [lllyriktningar och sedan växas i normalriktningen mot någon {1l l}-substratyta. Andra riktningar, givna som vinkeln mellan normalen mot ytan och nanoträdens axiella riktning, innefattar 70,53° {111}, 54,73° {100}, och 35,27° och 90°, båda till {1 10}.

Följaktligen definierar nanotrådarna en eller ett begränsat set av riktningar.

Enligt föreliggande uppfinning är ljusgenereringen i en nanostrukturerad ljusdiod upphöjd från substratet genom användandet av en nanotråd. En nanostrukturerad ljusdiod 100 enligt föreliggande uppfinning illustreras schematiskt i FIG. l och innefattar ett substrat 105 och en nanotråd 110 epitaxiellt växta från substratet. Nanoträden 110 är väsentligen cylindrisk och exempelvis, men inte begränsad till, cirkulär, hexaedrisk, eller oktaedrisk. En del av nanotråden, företrädesvis toppdelen, år omsluten av en knoppdel 115.

Knoppdelen 115 har, åtminstone vad det gäller dopning, bulkliknande eller tredimensionella egenskaper, vilket kommer diskuteras vidare nedan. En pn- övergång, vilken är nödvändig för diodens funktionalitet formas genom en kombination av nanotrâden 115. tillhandahåller en hög dopningsgrad och eftersom pn-övergången kan formas 1 lO och knoppen Knoppen l 15 lO 532 95? utan direkt dopning av nanotråden 110, eller åtminstone utan att variera den direkta dopningen av nanotråden 110. Detta är fördelaktigt eftersom dopning av den endimensionella strukturen kan vara teknologiskt utmanande och kostsam att implementera i storskalig produktion. Knoppen 115 är försedd med en kontakt 125, exempelvis på dess topp, eller i en ornslutande konfiguration på mantelytan (avbildad). Knoppen 115 tjänar också ett syfte i att möjliggöra goda kontakteringsegenskaper på kontakten 125, både genom att tillhandahålla en större kontaktarea jämfört med vad som hade varit fallet om endast nanotråden hade kontakterats, och genom att dopningen av knoppen 115, åtminstone i området i kontaktens 125 närhet, säkerställer god elektrisk kontakt. Substratet 125 och en del av den stående strukturen kan täckas av ett täcklager, exempelvis en tunnfilm eller i form av material som fyller området som omger den nanostrukturerade ljusdioden.

Enligt utföringsformen som avbildas i FIG. 1 har nanotråden 110 typiskt en diameter i storleksordningen 100 nm, och knoppen 115 en diameter i storleksordningen 500 nm, dvs. en tjocklek i storleksordningen 200nm för den del av knoppen 115 som omsluter nanotråden. Nanotrådens 110 längd år typiskt och företrädesvis i storleksordningen O,1-1 pm. Knoppens längd är typiskt och företrädesvis i storleksordningen 0,4-l um. Knoppens dimensioner bör vara sådana att egenskaperna som hänför sig till receptiviteten för dopning och resistivitet är de som normalt associeras med och förväntas av ett bulkrnateríal. En knopp av exempelvis InGaP:Si med en tjocklek över 150 nm har visat sig uppvisa acceptabel resistivitet för dopning. Dimensionerna, både i faktiskt antal och i antalet delar i förhållande till varandra, kan varieras i syfte att optimera särskilda kriterier och för att anpassa för olika materialkombinationer. Knoppens 115 form ska företrädesvis vara sådan att det i knoppen producerade ljuset till en stor del ska emitteras från knoppen utan att reflekteras i densamma. En sådan konfiguration återfinnes i den sfäriska knoppen, med ett punktliknande ljusemissioncentrum i mitten. I en sådan struktur kommer ljuset alltid att närma sig den yttre ytan med en vertikal vinkel. Sådana strukturer är svåra att tillverka från halvledarkristaller och tillfredsställande kompromisser skulle vara cylindrar, kuber (cubicides) 532 55? vilka vanligen är begränsade av naturliga sidokristallfacetter. Avståndet mellan den aktiva regionen 120 och knoppens yta ska vara av samma storleksordning i väsentligen alla riktningar. I detta fall betyder väsentligen att nanotrådens area i anslutning till knoppen är försummad.

Ett inklädningslager 130 kan tillhandahållas på nanotråden 110 i syfte att förbättra optiska och elektriska egenskaper genom att minska påverkan från kristallytor och yttillstånd.

Pn-vergången ger en aktiv region 120 anordnad inuti knoppen 115, eller alternativt i nanotråden 110, men närliggande knoppen 115. Den aktiva regionen 120 representerar den del av ljusdioden där ljuset produceras. För att producera ljus. Det ska noteras den aktiva regionens 120 position i FIG. 1 är ett icke-begränsande exempel. I FIG. 2 är fördelarna med en upphöjningen av ljusproduktionen från substratplanet schematiskt indikerad. På grund av geometrin kommer en stor del av det producerade ljuset träffa en yta hos knoppen med en vinkel överstigande den kritiska vinkeln, och följaktligen så kommer detta ljus inte att reflekteras.

Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning är ett reflekterande lager 108 tillhandahållet på substratet 105, eller alternativt på täcklagret, om ett sådant används. Syftet med det reflekterande lagret är att reflektera ljuset som emitteras från den nanostrukturerade ljusdioden i nedåtriktad riktning. Det reflekterade lagret 108 är företrädesvis i form av en multilagerstruktur innefattande upprepade lager av exempelvis A1GaS /GaAs eller GaN/AlGaN, eller som en metallfilm. I en anordning som använder den nanostrukturerade ljusdioden enligt föreliggande uppfinning, exempelvis en anordning för belysningssyften, tillhandahålls typiskt ett flertal ljusdioder på ett substrat på så sätt som illustreras i FIG. 3. De nanostrukturerade nanostrukturerade ljusdioderna kan anordnas i grupper, där vardera grupp 305 är gruppvis adresserbar. Det reflekterande lagret 108 är i fallet med ett flertal nanostrukturerade ljusdioder företrädesvis tillhandahållna på så stor 532 E15? del som möjligt av substratet mellan de nanostrukturerade ljusdioderna, åtminstone inom vardera grupp 305.

En andel av det producerade ljuset kommer träda in i nanotråden 110 och kommer följaktligen till en stor del inte bidra till illuminiscensen som produceras av anordningen. Möjligheten att växa nanotrådar med väldefinierade diametrar, såsom beskrivs i de ovan citerade referenserna och exemplifierat nedan, är i en utföringsform av uppfinningen använt till att minimera mängden av ljus som träder in i nanotråden 1 10 och därigenom inte bidrar till illuminiscensen. I denna utföringsform är nanotrådens diameter 110 vald i syfte att inte gynna transmission av ljuset i själva nanotråden. En våglängd, eller våglängdsområde kommer att motsvara en karakteristisk diameter för nanotråden. En tumregel är att diametern måste vara mindre än /l/2nw, där /l är våglängden hos det producerade ljuset och nu, är brytningsindex för nanotråden 110. Emellertid kan det, för de elektriska egenskaperna för nanotråden, vara fördelaktigt att ha en jämförelsevis stor diameter. En diameter smalare än 80 nm kommer leda till något mått av reflekterande egenskaper för våglängder i det synliga spektrat, och ändå ha tillfredsställande elektriska egenskaper för de flesta tillämpningar.

Ett alternativt angreppssätt för att minska förlusterna i nanotråden är att tillhandahålla reflektion i den nedre delen av nanotråden genom att anordna det reflekterande lagret 108 så att det fortsätter under en del av nanotråden 110, eller under en del av nanotråd/inklädnings-kombinationen såsom illustreras i FIG. 4a. Det reflekterande lagret kan också placeras under substratet, under nanotråden (ej visat). Alternativt kan ett reflekterande lager tillhandahållas under substratet 105. De reflekterande lagren är företrädesvis tillhandahällna i form av en multilagerstruktur innefattande upprepade lager av exempelvis AlGaS/GaAs eller GaN/AlGaN, eller som en metallfilm.

Närliggande substratet formas ett skaft 13, vilket skaft 113 har en mindre diameter än nanotråden/inklädningen där ovanför. En metod för att tillverka en sådan kommer att beskrivas nedan. Om skaftets 113 diameter är tillräckligt mycket mindre än ljusets våglängd kommer en stor andel av den 532 55? riktade ljusmoden sträcka sig utanför vågledaren, vilket möjliggör effektiv reflektion av det reflekterade lagret 108 som omger den trånga delen av vågledaren. Ytterligare ett alternativ är att introducera reflekterande organ 111 inuti nanotråden, såsom illustreras i FIG. 4b. Sådana reflekterande organ kan vara en multilagerstruktur som år tillhandahållen under nanotrådens växprocess. Multilagerstrukturen innefattar upprepade lager av exempelvis SiNx/ SiOX (dielektrikum) eller GaAs/AlGaAs (halvledare).

Knoppens 115 diameter ska företrädesvis vara sådan att ljuset som produceras inuti knoppen till en stor del ska emitteras från knoppen och inte reflekteras i densamma. Genom att upphöja den del av ljusdioden som producerar ljus från substratet och genom att anordna den aktiva regionen 120 i knoppen, vilken knopp är begränsad i all riktningar, dvs. avståndet från den aktiva regionen 120 till mer än en yttre yta av knoppen 115 är i storleksordningen av ett fåtal 100 nm eller mindre, kan ljus emitteras i stort sett alla riktningar. De ljusemitterande delarna är placerade på avstånd från substratet i riktning mot den önskade hemisfären av ljusemissíon, på så sätt att substratets ytplan kan fungera som spegelplan och reflektera ljuset snarare än transmitteras (transponding). Företrädesvis har knoppen 115 ytor som vetter mot substratet, eller alternativt beskrivet: ett fiktivt plan vinkelrät mot nanotrådens riktning 110. Detta ska jämföras med i ljusdioder enligt känd teknik baserade på planarteknologi, där ljuset endast emitteras från en yta parallell med substratet. Knoppen kan ur ett optiskt perspektiv beskrivas som punktliknande, emedan den ur ett elektriskt perspektiv har bulkegenskaper. Den optimala geometrin för en knopp är en sfär, men implementeringen kommer att vara en kompromiss mellan det som kan åstadkommas med existerande och framtida tillverkningsmetoder. tidigare avbildade cylindriska knoppen, vilken är uppnåelig med de åberopade Den metoderna för att växa nanotrådar, är en tillräckligt god approximation av en sfär. Andra geometrier för knoppen 115, vilka illustreras i FIG. Sa-c som är plausibla innefattar, men är ej begränsade till, en cylindrisk knopp med en kupolformad topp (a) en sfärisk/ellíptisk (b), och en pyramidal (c). Den pyramidala strukturen i FIG. Sc kan innefatta ett substrat 505 av ett första _20 material och en första del 51 1 av nanoträden 510 av ett andra material, eller av samma material som substratet. En andra del 512 av nanotråden 510 och knoppen 515 innefattar ett tredje material, dvs. övergången av material sker inom nanotråden 510. Knoppen 515 kan vidare täckas av ytterligare ett lager 517. Som en exemplíñerande implementering är en odopad InGaN-nanotråd växt på ett n* GaN/Safir-substrat 110 genom en kiselnitridmask 517, vilket tillåter ett p* GaN volymelement på toppen. Den pyramidala formen skall ses som ett exempel. Andra former kan också användas med denna generella struktur.

I en utföringsform, vilken illustreras i FIG. 6, är kontakten 625 tillhandahållen endast på de delar av volymelementet som vetter mot substratet 105.

Företrädesvis är ett resistivt material anordnat mellan kontakten 625 och nanoträden 110. Kontakten 125 är gjord av ett reflekterande material, exempelvis en metall, som därigenom fungerar som både kontakt och som reflektor för ljus som initialt är riktat direkt mot substratet.

För att forma den pn-övergång som är nödvändig för ljusproduktion behöver åtminstone en del av nanostrukturen dopas. Såsom indikerat ovan finns volymelementet delvis för att lösa generella svårigheter associerade med dopningen av nanoelement, och för att möjliggöra goda elektriska kontakteringsegenskaper. Det är viktigt att minska kontaktresistansen för att förbättra anordningens effektivitet. Själva nanoträden är inte optimal utifrån detta perspektiv på grund av att dess utsträckta natur och lilla tvärsnittsarea kommer addera till anordningens resistans. De huvudsakliga redskapen för att tillverka lågresistiva kontakter, en uppgift som kompliceras av de intrinsiskt låga kontaktytorna som erbjuds av nanotrådens geometri, är högdopade och anpassning till lågt bandgap på halvledarsidan av kontakten, men som har nämnts, är dopningen av nanoelementen utmanande på grund av flera faktorer.

Emellertid är inte särskilda andra delar av nanotrådsanordningen i behov av hög dopning, eller sä är deras dopningsnivå av lägre prioritet och kan avvägas mot andra designparametrar. Det finns också anordningar där dopning av kritiska delar kommer minska 532 E15? ll anordningens prestanda. Sådana exempel på kontraproduktiva dopningseffekter år icke-emitterande föroreningsnivåer i ett optiskt område, spridning på grund av föroreningar, eller minskning av mobiliteten i en fålteffektskanal.

Volymelementet 115 enligt föreliggande uppfinning utstråcker sig i tre dimensioner och har en stor volym och en stor yta. Därigenom kan de utmanande dopningsprocedurerna för kan nanoelement undvikas; processníngen kan förenklas och blir mer tillförlitlig; kontaktresistansen kan minskas, både på grund av dopning och en ökad kontaktyta; och fördelarna med att använda en nanotråd som en aktiv komponent i en ljusdiod kan till fullo utnyttjas.

Volymelement/ nanotråds-arkitekturen ökar prestanda för en både Volymelementet elektrisk och optisk ljusdiod. ll5 fungerar som en laddningsbärarkälla som möjliggör en hög laddningsbärarinjektion in i nanotråden från en region med våldefinierad dopning där låg kontaktresistans enkelt kan framställas, företrädesvis i en omslutande konfiguration i syfte att öka kontaktarean och minska avståndet mellan nanotråden och kontakten.

Den låga inre resistansen och den ökade mängden av laddningsbärare säkerställer en hög injektion av majoritetsbärare in i nanotråden redan vid låga framspånningar. Hög injektion av laddningsbärare in i nanotråden llO introducerar höga koncentrationer av elektron-hål-par i nanotråden vilket ökar ljusemitterande rekombination. Den höga koncentrationen av elektron- hål-par, i kombination med att den aktiva regionen sträcker sig in i en vågledare, vilken riktar ljuset, kan möjliggöra stimulerad emission. Detta ökar utbytet från anordningen ytterligare.

Genom att använda olika materialsammansåttningar i nanotråden 110 och volymelementet ll5 kan nanotrådens materialsammansättning väljas så att den propagerar in i volymelementet 115 i syfte att minska den optiska störníngen i anslutningen till nanotråden. Genom att förlänga nanotrådens längd i det emitterade ljusets riktning kommer re-absorption att ökas. För att lO LTT E13 ffi-J 12 minska re-absorptionen kan sammansättningen av nanotråden anpassas i det emitterade ljusets riktning för att öka bandgapet i förhållande till energin hos det emitterade ljuset.

En metod för att tillverka en nanostrukturerad ljusdiod är att först växa en nanotråd enligt de ovanstående åberopade processerna. En del av nanotråden maskas sedan och volymelementet växes selektivt. Denna metod illustreras i FIG. 13. Volymelementet växes både axiellt och radiellt och således blir nanoträden när nanotråden delvis är maskad innesluten i volymelementet.

Lärnpliga maskningsmateríal är exempelvis kiselnítrid, kiseloxid, etc.

Med beaktande av system där nanotrådsväxt är lokalt förstärkt av en substans, såsom VLS-växta nanotrådar, möjliggör möjligheten att växla mellan radiell och axiell växt genom variera växtförkållandena att proceduren (nanotrådväxt, maskformering, och efterföljande växt) kan upprepas för att forma nanoträds/íšD-sekvenser av högre ordning. För system där nanotrådsväxt och selektiv växt inte kan särskiljas genom separata växtförhållanden kan det vara bättre att först växa nanotråden i längsled och genom olika selektiva växtsteg växa olika typer av SID-regioner eller volymelement.

En metod enligt föreliggande uppfinning är exernpliñerad med tillverkningen av en ljusemitterande pn-diod/array med en aktiv nanotrådsregion/ aktiva nanotrådsregioner formade av GaAs och lnGaP, vilket illustreras i Fig. 7.

Metoden innefattar följande steg: 1. Definierande av lokal katalys på ett p+ GaP substrat 705 genom litografi. 2. Växt av GaAs-nanotråd 1310 från lokal katalys 731. Växparametrarna anpassas för katalytisk nanotrådvâxning.

S. Radial växning av tunt InGaP koncentriskt lager 712 runt nanoträden (inklädningslager) . 532 55? 13 4. Deponering av SiOg som maskmaterial 732, . Etsning av masken 732 för att öppna upp de övre delarna av nanotrådarna. 6. Selektiv växning av n+ lnGaP volymelement 715. Växparametrarna anpassas för att ge radiell växt. 7. (ej visat) Formande av kontakter 1325 på volymelementet och till substratet.

Växprocessen kan varieras på kända sätt för att exempelvis innefatta heterostrukturer i nanotrådarna, tillhandahålla reflekterande lager etc. Skaftet 113 som används i en del utföringsformer kan tillhandahållas genom att först växa en tunn nanotråd (steg 2), deponera ett reflekterande lager eller en selektiv växtmask täckande den nedre delen, och radiell växning av ett inklädningslager eller nanotråden för att öka nanotrådens tjocklek.

Beroende på den avsedda användningen av den nanostrukturerade ljusdioden, tillgängligheten till lämplig tillverkningsprocess, materialkostnad, etc., kan ett stort antal material användas för olika delar av strukturen. Dessutom tillåter den nanotrådbaserade teknologin defektfri kombination av material som annars skulle vara omöjliga att kombinera. IIl-V-halvledarna är särskilt intressanta på grund av deras egenskaper som möjliggör höghastíghets- och lägenergielektronik. Lämpliga material för substratet innefattar, men är inte begränsat till: Si, GaAs, GaP, GaPzZn, GaAs, lnAs, lnP, GaN, AlgOg, SiC, Ge, GaSb, ZnO, InSb, SOI (silicon-on-insulator), CdS, ZnSe, CdTe. Lämpliga material För nanotråden llO och volymelementet innefattar, men är inte begränsat till: GaAs (p), lnAs, Ge, ZnO, lnN, GalnN, GaN AlGalnN, BN, lnP, InAsP, GaInP, lnGaP:Si, InGaPZn, GaInAs, AllnP, GaAlInP, GaAlInAsP, GalnSb, InSb, Si. Möjliga ämnen för donatordopning av exempelvis GaP år Si, Sn, Te, Se, S, etc. och äinnen för acceptordopning av samma material är Zn, Fe, Mg, Be, Cd, etc. det ska noteras att nanotrådsteknologin gör det möjligt att använda nitrider såsom GaN, lnN och AlN, vilket gör det möjligt att tillverka lO 532 95? 14 ljusdioder som emitterar ljus i våglängdsomräden som inte enkelt är tillgängliga med konventionell teknologi. Andra kombinationer av särskilt kommersiellt intresse innefattar, men är inte begränsat till GaAs, GalnP, GaAllnP, och GaP -system. Typiska dopningsnivàer sträcker sig från 1018 till 1020. Fackmannen är emellertid väl förtrogen med dessa och andra material och inser att andra material och materialkombinationer är möjliga.

Lämpligheten för lågresistiva kontaktmaterial beror på det material det ska deponeras på, men metaller, metallegeringar likväl som icke-metalliska föreningar såsom Al A1, Al-Si, TiSiQ, TiN, W, MoSig, PtSi, CoSiq, WSiZ, ln, AuGa, AuSb, AuGe, PdGe, Ti/Pt/Au, Ti/Al/Ti/Au, Pd/Au, ITO (InSnO), etc. och kombinationer av exempelvis metall och ITO kan användas.

Claims (10)

10 15 20 532 55? 15
1. PATENTKRAV
2. Nanostrukturerad ljusdiod (100) innefattande ett substrat (105) och en nanotråd (110) utstickande från substratet (105), varvid en knopp (1 15) är anordnad i anslutning till nanotrâden (110) och i en upphöjd position i förhållande till substratet (105), vilken knopp (115) har en större diameter än nanotråden (1 10), och innefattar en aktiv region (120) för att producera ljus, kännetecknat av att ett reflekterande lager (108) är anordnat på substratet (105) för att reflektera en del av det ljus som emítteras från den aktiva regionen (120) i riktning mot substratet (105).
3. Ljusdiod enligt patentkrav 1, där knoppen (115) är epitaxiellt ansluten till nanotråden (110) och dopad för att forma en pn-övergàng, vilken pn- övergång formar den aktiva regionen (120).
4. Ljusdiod enligt patentkrav 1 eller 2, där avståndet mellan den aktiva regionen (120) och knoppens (115) yta är i samma storleksordning i väsentligen alla riktningar.
5. Ljusdiod enligt patentkrav 3, där knoppen (1 15) är cylindrisk.
6. Ljusdiod enligt patentkrav 3, där knoppen (115) är sfärisk.
7. Ljusdiod enligt något av patentkrav 3 till 5, där knoppens (l 15) diameter är i storleksordningen 500 nm.
8. Nanostrukturerad ljusdiod enligt något av patentkrav l-6, där det reflekterande lagret (108) är en multilagerstruktur.
9. Nanostrukturerad ljusdiod enligt något av patentkrav 1-6, där det reflekterande lagret (108) sträcker sig under en del av nanotråden (110) och täcker en yttre del av nanotrådens (110) tvärsnitt.
10. 10. 533 95? 16 Nanostrukturerad ljusdiod enligt något av patentkrav 2-8, där (110) en rnultilagerstruktur (11 1), vilken multilagerstruktur (111) är anpassad att reflektera en del av det ljus som nanotràden innefattar ernitteras från den aktiva regionen (120) i riktning mot substratet (105). Nanostrukturerad ljusdiod enligt något av patentkrav 1-6, där det reflekterande lagret (108) är tillhandahállet på motsatt sida av substratet (105) i förhållande till nanotråden (110).