TW201244173A - A method for making light-emitting diode - Google Patents
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- H01L33/382—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape the electrode extending partially in or entirely through the semiconductor body
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Description
201244173 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 [0001] 本發明涉及一種發光二極體的製備方法’尤其涉及一種 含有奈米碳管層的發光二極體的製備方法。 【先前技術】 [0002] 發光二極體係一種把電能轉換成光能的發光器件，係在 P-N結、雙異質結或複數量子階結構上通以正向電流時可 發出可見光、紅外光及紫外光等的光發射器件。以氮化 鎵為代表的第三代半導體 -V族寬頻隙化合物半導體材 料的内外量子效率高，因此具有高發光效率、高熱導率 、耐高溫、抗輻射、耐酸域、高強度及高硬度的特點。 [0003] 先前技術中發光二極體的製備方法主要包括以下步驟： 在藍寶石基底上用金屬有機化學氣相沈積（MOCVD)技術 分別外延生長一緩衝層、一第一半導體層、一活性層及 一第二半導體層；在第二半導體層的一端進行蝕刻以暴 露出第一半導體層；在所述暴露出的第一半導體層上， 進行蒸鑛光刻’形成第一電極；在第二半導體層上’進 行蒸鍛光刻’形成第二電極。然’上述方法製備的發光 二極體光取出效率（光取出效率通常指活性層中所產生 的光波從發光二極體内部釋放出的效率）較低。為了解 決上述問題，人們通過各種手段來提高發光二極體的光 取出效率，例如，在出光表面钱刻形成微結構的方法、 光子循環方法及在藍寶石基底蝕刻等方法。 [0004] 然而，以上方法的製造過程比較複雜’成本較高，並且 有可能在不同程度上破壞半導體層的晶格結構並降低發 1002027307-0 100116268 表單編號Α0101 第3頁/共63頁 201244173 [0005] [0006] [0007] [0008] 100116268 光二極體的發光效率。 【發明内容】 有鑒於此，提供一種製造過程簡單且具有較高光取出率 發光二極體之製備方法實為必要。 一種發光二極體的製備方法，其包括以下步驟：提供一 基底；在所述基底一表面設置一奈米碳管層；在設置有 奈米碳管層的基底表面依次生長一第一半導體層、一活 性層及一第二半導體層；在所述第二半導體層表面設置 一上電極；去除所述基底；在所述第一半導體層表面設 置一下電極。 一種發光二極體的製備方法，其包括以下步驟：提供一 基底；在所述基底的表面生長一緩衝層；在所述緩衝層 表面設置一奈米碳管層；在設置有奈米碳管層的緩衝層 表面依次生長一第一半導體層、一活性層及一第二半導 體層；在所述第二半導體層表面設置一上電極；去除所 述基底，使所述奈米碳管層暴露；在所述奈米碳管層表 面設置一下電極。 一種發光二極體的製備方法，其包括以下步驟：提供一 基底；在所述基底的表面依次生長一緩衝層及一本質半 導體層；在所述本質半導體層表面設置一奈米碳管層； 在設置有奈米碳管層的本質半導體層表面依次生長一第 一半導體層、一活性層及一第二半導體層；在所述第二 半導體層表面設置一上電極；去除所述基底、缓衝層及 本質半導體層，使所述奈米碳管層暴露；在所述奈米碳 管層表面設置一下電極。 表單編號A0101 第4頁/共63頁 1002027307-0 201244173 [_與先前技術相比，本發明提供的採用奈米碳管層作為掩 槔製備發光二極體的製備方法具有以下優點：其一，所 攻奈米碳管層可直制設於基底上，Μ錢鍵等複雜 數造過程，製備方法簡單；其二，由於奈米碳管層的存 在’在製備過程切可在發光二極體巾形成複數奈米級 的微結構，從而不需要㈣等複雜製造過程，能夠得到 具有較高光取出率的發光二極體；其三，由於省略了餘 刻等製造過程，從而減小了製備過程中對發光二極體曰 格結構的破壞。 日曰 Ο 【實施方式】 [0010] 以下將結合附圖詳細說明本發明實施例提供 體的製備方法。 的發光二極 [0011] 請參閱圖1，本發明第-實施例提供_種發光二接㈣ 製備方法’具體包括以下步驟： 的 [_步驟sn，提供-基底100，所述基底1〇〇具有_外 長面1 01 ; _]纟驟S12，在所述基底⑽的外延生長面m設置一 碳管層110; ;; 圓步驟S13，在設置有奈米碳管層11〇的外延生長面1〇1依 次生長-第-半導體層120、—活性層13〇及一第二 體層140 ; — 剛步驟SH，在所述第二半導體層14〇的表面設置—上電極 150 ; [0016] 步驟S15，去除所述基底1〇〇 ; 100116268 表單編號A0101 第5頁/共63頁 1002027307-0 201244173 剛㈣S16，在所述第-半導體層12{)的表面設置一下電極 160 〇 [0018] 在步驟S11中，所述基底100提供了生長第一半導體層 120的外延生長面101。所述基底1〇〇的外延生長面ι〇ι係 分子平滑的表面，且去除了氧或碳等雜質。所述基底1〇〇 可為單層或複數層結構。當所述基底1〇〇為單層結構時， 該基底100可為一單晶結構體，且具有一晶面作為第一半 導體層120的外延生長面101。所述單層結構的基底丨〇〇 的材料可為SOI(silicon on insulator，絕緣基底上 的石夕）、LiGa〇2、LiA102、Al2〇3、Si、GaAs、GaN、
GaSb、InN、InP、InAs、InSb、A1P、AlAs、AlSb、 AIN ' GaP 、 SiC 、 SiGe 、 GaMnAs 、 GaAlAs 、 GalnAs 、 GaAIN 、 GalnN 、 AlInN 、 GaAsP 、 InGaN 、 AlGalnN 、
AlGalnP、GaP:Zn或GaP:N等。當所述基底loo為複數 層結構時’其需要包括至少一層所述單晶結構體，且該 單晶結構體具有一晶面作為第一半導體層120的外延生長 面101。所述基底100的材料可根據所要生長的第一半導 體層120來選擇，優選地，使所述基底1〇〇與第一半導體 層120具有相近的晶格常數及熱膨脹係數。所述基底丨〇〇 的厚度、大小及形狀不限，可根據實際需要選擇。所述 基底100不限於所述列舉的材料，只要具有支持第一半導 體層120生長的外延生長面101的基底100均屬於本發明 的保護範圍。 [0019] 所述奈米碳管層的厚度為1奈米〜100微米、10奈米、200 奈米、1微米。所述奈米碳管層110為一圖形化的奈米碳 100116268 表單編號A0101 第6頁/共63頁 1002027307-0 201244173 管層110。本實施例中，所述奈米碳管層110的厚度為 100奈米。所述奈米碳管層110中的奈米碳管可為單壁奈 米碳管、雙壁奈米碳管或多壁奈米碳管中的一種或複數 種’其長度及直徑可根據需要選擇。所述奈米碳管層110 為一圖形化結構，當所述奈米碳管層110設置在所述基底 100的外延生長面101時，使所述基底100的外延生長面 101對應該圖形暴露出來，以便於在該暴露出來的部份基 底100的外延生長面1〇1上生長第一半導體層12〇，即所 述奈米碳管層110起掩模作用。 Ο 、 [0〇2〇]所述“圖形化結構”係指所述奈米碳管層110具有複數空 隙112 ’該複數空隙H2從所述奈米碳管層110的厚度方 向貫穿所述奈米碳管層11〇 ^所述空隙U2可為複數相鄰 的奈米碳管圍成的微孔或者沿奈米碳管軸向延伸方向延 伸呈條形的相鄰奈米碳管之間的間隙。所述空隙112為微 孔時其孔徑（平均孔徑）範圍為10奈米〜5〇〇微米，所述 空隙112為間隙時其寬度（平均寬度）範圍為1〇奈米 〇 〜500微米。以下稱為“所述空隙112的尺寸，，係指孔徑或 間隙寬度的尺寸範圍。所述奈米碳管層11〇中所述微孔及 間隙可同時存在並且兩者尺寸可在上述尺寸範圍内不同 。所述空隙112的尺寸為1〇奈米〜300微米，比如1〇奈米 、1微米、10微米、80微米或12〇微米等。所述間隙1〇5 的尺寸越小，有利於在生長外延層的過程中減少位錯等 缺陷的產生，以獲得高品質的第一半導體層12〇。優選地 ，所述間隙105的尺寸為10奈米〜1〇微米。空隙112的尺 寸為10奈米〜10微米。進一步地，所述奈卡碳管層11〇的 100116268 表單編號A0101 第7頁/共63頁 1002027307-0 201244173 如 1 : 1 〇、1 : 2、1 : 4、4 : 1、 2:1或10:1。優選地’所述伯空比為1 :4〜4:1。所謂“佔 空比”指該奈米碳管層11〇設置於基底1〇〇的外延生長面 m後，該外延生長面1()1被奈米碳管層⑴佔據的部份 與通過空隙112«的部份的面積比。本實_中，所述 空隙112在所述奈米碳管層11 〇中均勻分佈。 [0021] 所述奈米碳管層11G具有如前所述的圖似果的前提下， 所述奈米碳管層11G中的複數奈米礙管的排列方向（轴向 延伸方向）可為無序、無規則’比如過濾形成的奈米碳 官過渡膜，或者奈米碳管之間相互纏繞形成的奈米碳管 絮狀膜等。所述奈米碳管層11()中複數奈米碳管的排列方 式也可為有㈣、有規_。例如，所述奈米碳管層ιι〇 中複數奈来碳管的㈣均基本平行於所述基底⑽的外延 生長面101且基本沿同一方向延伸；或者，所述奈米碳管 層11 0中複數奈米碳管的軸向可有規律性地基本沿兩個以 上方向延伸，或者，所述奈米碳管層110中複數奈米碳管 的轴向沿著基底1GG的—晶向延伸或與基底1GG的-晶向 成-定角度延伸。為了料獲得較好的圖形效果或者從 透光性等角度考慮’本實施例中優選的，所述奈米碳管 層110中複數奈米碳管沿著基本平行於外延生長面1〇1表 面的方向延伸。當所述奈米碳管層110設置於所述基底 100的外延生長面101時，所述奈米碳管層110中複數奈 米碳管的延伸方向基本平行於所述基底100的外延生長面 101。 [0022] 佔空比為1 : 1 0 0〜1 〇 〇 : 1 所述奈米碳管層110可通過化學氣相沈積（CVD)等方法 100116268 表單編號A0101 第8頁/共63頁 1002027307-0 201244173 Ο 直接生長在所述基底100的外延生長面101或先生長奈米 礙管陣列後再轉印至所述基底1〇〇的外延生長面1〇1或者 如上所提到的過濾的方式形成於基底1〇〇的外延生長面 101，這些方法一般需要有一個支撐面來幫忙操作。為了 獲得厚度較合適的奈米碳管層11〇或者將奈米碳管層11〇 方便的設置於基底100上，本實施例中優選具有自支撐的 奈米碳管層110 ’此時所述奈米碳管層11()可直接鋪設在 所述基底100的外延生長面101。其中，所述“自支撐” 係指该奈米碳管層11G不需要大面積的載體支#，而只要 相對兩邊提供技力即能整體上較聽持自身狀態， 即將及奈米碳H 10置於（或固定於）間隔特定距離設 置的兩個支撐體上時’位於兩個支撐體之 間的奈米碳管 層11〇此夠懸空保持自身狀態。由於奈米碳管層110為自 支撑、、’。構所述奈米碳管層11〇可直接铺設在基底1〇〇上 而不必要通過複雜的化學方法形成在基底100的外延生 ❹ 長面101。所述奈米碳管層1_為-連續的整體結構， 也可為複數奈Μ管線平行排㈣成 :::碳=:r奈米碳管線平行排列形成的單層 :=:—::平::列方向上提供支撲才具有 碳管中在延伸方向上相鄰的夺層11Q的複數奈米 (va…aals f。二广間通過凡得瓦力 碳管之間也通過凡得瓦力相目連°當並列的相鄰奈求 支#性更好。 時所述奈来碳管層110的自 100116268 [_所述奈糸碳管層川可為由複數奈米碳管 第9頁/共63頁 組成的純奈米碳 表單編號A0101 1002027307-0 201244173 p所述奈米碳管層11 〇在整個彤成過程中备需 任何化學修處理 ㈣成u中…而 飾。所述奈米還可；：刚官能:修 加材料的複合結構。其中，二:包:複數奈米碳管及添 .^a, τ所述设數奈米碳管在所述奈 ::::二10中佔主要成分’起著框架的作用。所述添加 材料包括石S、H哈 s石墨歸、石炭化石夕、氮化硼、氮化石夕、二 \ ’'、、定形碳等中的—種或複數種。所述添加材料 金屬兔化物、金屬氧化物及金屬氣化物等中的 …或複數種。所述添加材料包覆於奈米碳管層110中奈 米％管的至少部份表面或設置於奈米碳管層110的空隙 112内I選地，所述添加材料包覆於奈米碳管的表面。 由於’所述添加材料包覆於奈米碳管的表面，使得奈米 石反管的直fe變大，從而使奈米碳管之間的空隙112減小。 所述添加材料可通過化學氣相沈積（CVD)、物理氣相沈 積（PVD)或磁控濺射等方法形成於奈米碳管的表面。 [0024]所述奈米碳管層110可預先成型後再直接鋪設在所述基底 100的外延生長面1(Π ^將所述奈米碳管層11〇鋪設在所 述基底100的外延生長面1〇1後還可包括一有機溶劑處理 的步驟’以使奈米碳管層11〇與外延生長面1〇1更加緊密 結合。該有機溶劑可選用乙醇、曱醇、丙酮、二氯乙烷 及氣仿中一種或者幾種的混合。本實施例中的有機溶劑 採用乙醇。該使用有機溶劑處理的步驟可通過試管將有 機溶劑滴落在奈米碳管層110表面浸潤整個奈米碳管層 110或將基底10 0及整個奈米碳管層U〇 —起浸入盛有有 機溶劑的容器中浸潤。 100116268 表單編號Α0101 第10頁/共63頁 1002027307-0 201244173 [0025] 具體地，所述奈米碳管層110可包括奈米碳管膜或奈米碳 管線。所述奈米碳管層110可為一單層奈米碳管膜或複數 層疊設置的奈米碳管膜。所述奈米碳管層110可包括複數 相互平行且間隔設置的奈米碳管線。所述奈米碳管層110 還可包括複數交叉設置組成網狀結構的奈米碳管線。當 所述奈米碳管層110為複數層疊設置的奈米碳管膜時，奈 米碳管膜的層數不宜太多，優選地，為2層〜100層。當所 述奈米碳管層110為複數平行設置的奈米碳管線時，相鄰 兩個奈米碳管線之間的距離為0.1微米〜200微米，優選地 ^ ，為10微米〜100微米。所述相鄰兩個奈米碳管線之間的 空間構成所述奈米碳管層110的空隙112。相鄰兩個奈米 碳管線之間的間隙長度可等於奈米碳管線的長度。所述 奈米碳管膜或奈米碳管線可直接鋪設在基底100的外延生 長面101。通過控製奈米碳管膜的層數或奈米碳管線之間 的距離，可控製奈米碳管層110中空隙112的尺寸。 [0026] 所述奈米碳管膜係由若干奈米碳管組成的自支撐結構。 Q 所述自支撐主要通過奈米碳管膜中複數奈米碳管之間通 過凡得瓦力相連而實現。所述若干奈米碳管為沿同一方 向擇優取向延伸。所述擇優取向係指在奈米碳管膜中大 多數奈米碳管的整體延伸方向基本朝同一方向。而且， 所述大多數奈米碳管的整體延伸方向基本平行於奈米碳 管膜的表面。進一步地，所述奈米碳管膜中基本朝同一 方向延伸的大多數奈米碳管中每一奈米碳管與在延伸方 向上相鄰的奈米碳管通過凡得瓦力首尾相連。當然，所 述奈米碳管膜中存在少數隨機排列的奈米碳管，這些奈 100116268 表單編號A0101 第11頁/共63頁 1002027307-0 201244173 米反s不會對奈米碳管膜中大多數奈米碳管的整體取向 排列構成明顯影響。具體地，所述奈米碳管膜中基本朝 同方向延伸的多數奈米碳管，並非絕對的直線狀，可 適《的f曲；或者並非完全按照延伸方向上排列，可適 當的偏離延伸方向。因此，不能排除奈米碳管膜的基本 朝同-方向延伸的多數奈米瑗管中並列的奈米碳管之間 可能存在部份接觸。 [0027] [0028] 下面進步说明所述奈米碳管膜或者奈米碳管線的具體 構造 '製備方法或處理方法。 凊一併參閱圖2及圖3，具體地，所述奈米碳管膜包括複 數連續且定向延伸的奈米碳管片段113。該複數奈米碳管 片奴113通過凡得瓦力首尾相連。每一奈米碳管片段丨13 包括複數相互平行的奈来碳管115 ,該複數相互平行的奈 米碳管11 5通過凡得瓦力緊密結合。該奈米碳管片段113 具有任意的長度、厚度、均勻性及形狀。所述奈米碳管 膜可通過從-奈米碳管陣列中選定部份奈米碳管後直接 拉取獲得。所述奈米碳管膜的厚度為丨奈米〜1〇〇微米，寬 度與拉取出該奈米碳管膜的奈米碳管陣列的尺寸有關， 長度不限。所述奈米碳管膜中相鄰的奈米碳管之間存在 微孔或間隙從而構成空隙112，且該微孔的孔徑或間隙的 尺寸小於10微米。優選地，所述奈米碳管膜的厚度為1〇〇 奈米〜10微米。該奈米碳管膜中的奈米碳管115沿同一方 向擇優取向延伸。所述奈米碳管膜及其製備方法具體請 參見申請人於2007年2月12日申請的，於2〇1〇年7月^日 公告的第13 2 71 7 7號中華民國專利“奈米碳管薄臈結構及 100116268 表單編號A0101 第12頁/共63頁 1002027307-0 201244173 [0029] [0030]
[0031] 100116268 其製備方法”。為節省篇幅，僅引用於此，但上述申請 所有技術揭露也應視為本發明申請技術揭露的一部份。 請參閱圖4，當所述奈米碳管層包括層疊設置的複數層奈 米碳管膜時，相鄰兩層奈米碳管膜中的奈米碳管的延伸 方向形成一交叉角度α，且α大於等於0度小於等於90度 (0。S α $90。）。 為減小奈米碳管膜的厚度，還可進一步對該奈米碳管膜 進行加熱處理。為避免奈米碳管膜加熱時被破壞，所述 加熱奈米碳管膜的方法採用局部加熱法。其具體包括以 下步驟：局部加熱奈米碳管膜，使奈米碳管膜在局部位 置的部份奈米碳管被氧化；移動奈米碳管被局部加熱的 位置，從局部到整體實現整個奈米碳管膜的加熱。具體 地，可將該奈米碳管膜分成複數小的區域，採用由局部 到整體的方式，逐區域地加熱該奈米碳管膜。所述局部 加熱奈米碳管膜的方法可有複數種，如雷射加熱法、微 波加熱法等等。具體地，可通過功率密度大於0. lxl 04瓦 特/平方米的雷射掃描照射該奈米碳管膜，由局部到整體 的加熱該奈米碳管膜。該奈米碳管膜通過雷射照射，在 厚度方向上部份奈米碳管被氧化，同時，奈米碳管膜中 直徑較大的奈米碳管束被去除，使得該奈米碳管膜變薄 〇 可理解，上述雷射掃描奈米碳管膜的方法不限，只要能 夠均勻照射該奈米碳管膜即可。雷射掃描可沿平行奈米 碳管膜中奈米碳管的排列方向逐行進行，也可沿垂直於 奈米碳管膜中奈米碳管的排列方向逐列進行。具有固定 表單編號Α0101 第13頁/共63頁 1002027307-0 201244173 功率、固定波長的雷射掃描奈米碳管膜的速度越小，奈 米碳管膜中的奈米碳管束吸收的熱量越多，對應被破壞 的奈米碳管束越多，雷射處理後的奈米碳管膜的厚度變 小。然，如果雷射掃描速度太小，奈米碳管膜將吸收過 多熱量而被燒毁。優選地，雷射的功率密度可大於0. 0 53 xlO12瓦特/平方米，雷射光斑的直徑在1毫米〜5毫米範圍 内，雷射掃描照射時間小於1. 8秒。優選地，雷射器為二 氧化碳雷射器，該雷射器的功率為30瓦特，波長為10. 6 微米，光斑直徑為3毫米，雷射器與奈米碳管膜的相對運 動速度小於10毫米/秒。 [0032] 所述奈米碳管線可為非扭轉的奈米碳管線或扭轉的奈米 碳管線。所述非扭轉的奈米碳管線與扭轉的奈米碳管線 均為自支撐結構。具體地，請參閱圖5，該非扭轉的奈米 碳管線包括複數沿平行於該非扭轉的奈米碳管線長度方 向延伸的奈米碳管。具體地，該非扭轉的奈米碳管線包 括複數奈米碳管片段，該複數奈米碳管片段通過凡得瓦 力首尾相連，每一奈米碳管片段包括複數相互平行並通 過凡得瓦力緊密結合的奈米碳管。該奈米碳管片段具有 任意的長度、厚度、均勻性及形狀。該非扭轉的奈米碳 管線長度不限，直徑為0. 5奈米〜100微米。非扭轉的奈米 碳管線為將上述圖2所述奈米碳管膜通過有機溶劑處理得 到。具體地，將有機溶劑浸潤所述奈米碳管膜的整個表 面，在揮發性有機溶劑揮發時產生的表面張力的作用下 ，奈米碳管膜中的相互平行的複數奈米碳管通過凡得瓦 力緊密結合，從而使奈米碳管膜收縮為一非扭轉的奈米 100116268 表單編號A0101 第14頁/共63頁 1002027307-0 201244173 [0033]
[0034] 100116268 碳管線。該有機溶劑為揮發性有機溶劑，如乙醇、甲醇 、丙酮、二氯乙烷或氯仿。通過有機溶劑處理的非扭轉 的奈米碳管線與未經有機溶劑處理的奈米碳管膜相比， 比表面積減小，黏性降低。 所述扭轉的奈米碳管線為採用一機械力將上述圖2所述奈 米碳管膜沿奈米碳管延伸方向的兩端依照相反方向扭轉 獲得。請參閱圖6，該扭轉的奈米碳管線包括複數繞該扭 轉的奈米碳管線軸向螺旋延伸的奈米碳管。具體地，該 扭轉的奈米碳管線包括複數奈米碳管片段，該複數奈米 碳管片段通過凡得瓦力首尾相連，每一奈米碳管片段包 括複數相互平行並通過凡得瓦力緊密結合的奈米碳管。 該奈米碳管片段具有任意的長度、厚度、均勻性及形狀 。該扭轉的奈米碳管線長度不限，直徑為0. 5奈米〜100微 米。進一步地，可採用一揮發性有機溶劑處理該扭轉的 奈米碳管線。在揮發性有機溶劑揮發時產生的表面張力 的作用下，處理後的扭轉的奈米碳管線中相鄰的奈米碳 管通過凡得瓦力緊密結合，使扭轉的奈米碳管線的比表 面積減小，密度及強度增大。 所述奈米碳管線及其製備方法請參見申請人於2002年11 月5日申請的，於2008年11月21日公告的第1303239號 中華民國專利，申請人：鴻海精密工業股份有限公司， 及於2005年12月16日申請的，於2009年7月21日公告的 第1312337號中華民國專利，申請人：鴻海精密工業股份 有限公司。 可理解，所述基底100及奈米碳管層110共同構成了用於 表單編號A0101 第15頁/共63頁 1002027307-0 [0035] 201244173 生長第一半導體層120的襯底。
[0036] 在步驟S13中，所述第一半導體層120、活性層130及第 二半導體層140的生長方法可分別通過分子束外延法（ MBE )、化學束外延法（CBE)、減壓外延法、低溫外延 法、選擇外延法、液相沈積外延法（L P E )、金屬有機氣 相外延法（MOVPE)、超真空化學氣相沈積法（UHVCVD )、氫化物氣相外延法（HVPE)、及金屬有機化學氣相沈 積法（MOCVD)等中的一種或複數種實現。優選地，所述 第一半導體層120、活性層130及第二半導體層140採用 相同的半導體材料，以減小生長過程中位錯帶來的缺陷 〇 [0037] 所述第一半導體層120的生長的厚度可根據需要製備。具 體地，所述第一半導體層120的生長的厚度可為0. 5奈米 〜5微米。例如，所述第一半導體層120的生長的厚度可為 10奈米、100奈米、1微米、2微米、3微米。本實施例中 ，所述第一半導體層120的厚度為2微米。所述第一半導 體層120可為N型半導體層或P型半導體層兩種類型，所述 N型半導體層的材料包括N型氮化鎵、N型砷化鎵及N型磷 化銅等中的一種，所述P型半導體層的材料包括P型氮化 鎵、P型砷化鎵及P型磷化銅等材料中的一種。所述N型半 導體層具有提供電子移動場所的作用，所述P型半導體層 具有提供電洞移動的場所的作用。本實施例中，所述第 一半導體層120為Si摻雜的N型氮化鎵。 [0038] 本實施例採用MOCVD製造過程製備所述第一半導體層120 ，所述第一半導體層120的生長為異質外延生長。其中， 100116268 表單編號A0101 第16頁/共63頁 1002027307-0 201244173 採用高純氨氣（nh3)作為氮的源氣，採用氫氣（Hp作載氣 ，採用三甲基鎵（TMGa)或三乙基鎵（TEGa)作為(^源，採 用矽烷（SiH4)作為Si源。所述第一半導體層12〇的生長 具體包括以下步驟： [0039] 步驟S131，將藍寶石基底1〇〇置入反應室，加熱到iiQo C〜120(TC，並通入H2、N2或其混合氣體作為載氣，高溫 烘烤200秒〜1〇〇〇秒。 [0040] 步驟S132，繼續同入載氣，並降溫到5〇〇〇c〜65(TC，通 入—甲基鎵或二乙基鎵，並同時通入氣氣，低溫生長GaN 層，所述低溫GaN層作為繼續生長第一半導體層12〇的緩 衝層1202，其厚度小於所述奈米碳管層11()的厚度。由於 第一半導體層120與藍寶石基底1〇〇之間具有不同的晶格 常數，因此所述緩衝層用於減少第一半導體層12〇生長過 程中的晶格失配，降低生長的第一半導體層12〇的位元錯 密度。 [0041] 步驟S133，停止通入三甲基鎵或三乙基鎵，繼續通入氨 氣及載氣，同時將溫度升高到1100。(：〜1 200。(：，並恒溫 保持30秒〜300秒。 [0042]步驟S134，將基底100的溫度保持在1〇〇(rc〜11〇〇<t， 同時重新通入三曱基鎵及矽烷，或三乙基鎵及矽烷，在 高溫下生長出高品質的第一半導體層丨2〇。 [_]進一步的，在步驟S133之後，可將基底1〇〇的溫度保持在 1〇00°C~1100°C，重新通入三曱基鎵或三乙基鎵—定時 間，生長一未摻雜的半導體層，且該未摻雜的半導體層 100116268 表單編號A0101 第17頁/共63頁 1002027307-0 201244173 及緩衝層1202的總厚度小於所述奈米碳管層⑴的厚度。 然後再通入矽烷，繼續生長第一半導體層12〇。該未摻雜 的半導體層可進-步減小生長所述第—半導體層12〇的晶 格缺陷。 [0044] [0045] [0046] [0047] [0048] [0049] 其中，所述第一半導體層12〇的生長過程包括以下階段： 弟一階段.沿著基本垂直於所述外延生長面1〇1的方向成 核並外延生長形成複數外延晶粒； 第二階段：所述複數外延晶粒沿著基本平行於所述外延 生長面101的方向外延生長形成一連續的外延薄膜； 第三階段：所述外延薄膜沿著基本垂直於所述外延生長 面101的方向外延生長形成一第一半導體層12〇。 在第一階段中’由於奈米碳管層110設置於所述外延生長 面101，因此外延晶粒僅從所述基底100暴露的部份生長 ，即外延晶粒從奈求碳管層1 1 0的空隙1丨2處生長出來。 在第二階段中，外延晶粒從奈米碳管層11()中的生長出來 之後，基本沿著平行於外延生長面丨〇丨的方向圍繞所述奈 米碳官層11 0中的奈米碳管側向外延生長，然後逐漸連成 一體，從而將所述奈米碳管層110半包圍，在第一半導體 層1 2 0的表面形成複數奈米級的微結構。所述“半包圍” 係指’由於奈米碳管的存在，所述第一半導體層12〇的表 面形成複數奈米級凹槽122，所述凹槽122的長度方向即 延伸方向基本平行於所述奈米碳管層丨1〇中奈米碳管的延 伸方向。所述奈来碳管層Π〇設置於該凹槽i 22内，且所 述凹槽122與基底1〇〇將所述奈米碳管層11()包裹起來， 100116268 表單編號A0101 第18買/共63頁 1002027307-0 201244173 所述奈米碳管層110中的部份奈米碳管與凹槽122的内表 面相接觸。每個凹槽122内設置有—個奈米碳管或由複數 奈米碳管組成的-奈米碳管束，設置在複數凹槽122内的 不米炭&相互it過凡得瓦力連接構成所述奈求碳管層110 。所述凹槽122的形狀可規則或不規則，圖示僅係為了方 便描述，所述凹槽122的形狀並不限於圖示所述的結構。 所述凹槽122的最大寬度為2〇奈米〜咖奈米。所謂“凹 槽的最大寬度’，係指，所述凹槽122在垂直於其延伸方向 上的最大尺寸。本實施例中，所述凹槽122的最大寬度為 50奈米〜100奈米。所述複數凹槽122在第一半導體層 120的表面形成一“圖形化，，的結構，且所述第一半導體 層120的圖形化表面與圖形化奈米碳管層中的圖案基本相 同。 [0050]請一併參閱圖7 ’從圖中可清楚其看到第一半導體層12〇 及藍寶石基底100之間的介面，其中，深色部份為第一半 導體層120，淺色部份為藍寶石基底10{^所述第一半導 體層120與藍寶石基底！ 00接觸的表面形成所述凹槽122 。凹槽122内設置有奈米碳管。所述凹槽122内的奈米碳· 管设置於藍寶石基底1〇〇表面，且與形成凹槽122的第一 半導體層120間隔設置。 [0051]具體的’當所述奈米碳管層11〇包括一奈米碳管膜或交又 設置的奈米碳管線時，所述複數凹槽122形成一連續的網 路狀結構’所述複數凹槽122相互連通，所述複數凹槽 122中的奈米碳管相互電連接形成一導電體。當所述奈米 碳管層110為複數平行間隔設置的奈米碳管線時，所述凹 1002027307-0 10011626S 表單編號A0101 第19頁/共63頁 201244173 槽1 2 2為平行間隔設置’且相鄰凹槽丨2 2之間的間隔與所 述相鄰奈米碳管線之間的間隔基本相等。 [0052] 所述活性層1 3 0的厚度為〇. 〇 1 - 〇. 6微米。所述活性層1 3 0 為包含一層或複數層量子阱層的量子阱結構（Quantum Well)。量子阱層的材料為氮化銦鎵、氮化銦鎵鋁、砷化 鎵、碎化銘鎵、填化銦鎵、碟化錮坤或神化銦鎵中的一 種或複數種。本實施例中，所述活性層130的厚度為0 3 微米，為InGaN/GaN的複合結構。所述活性層130為光子 激發層’為電子與電洞相結合產生光子的場所。所述活 性層130的生長方法與第一半導體層12〇基本相同。具體 的’在生長完第一半導體層120之後，採用三甲基銦作為 銦源，所述活性層1 3 0的生長包括以下步驟： [0053] 步驟（al)，停止通入矽烷，將反應室的溫度保持在7〇〇。〇 〜900°C，使反應室壓強保持在50托〜500托； [0054] 步驟（a2)，向反應室通入三曱基銦，生長InGaN/GaN# 量子阱層，形成所述活性層130。 [0055] 所述第二半導體層140的厚度為0.1微米〜3微米。所述第 二半導體層140可為N型半導體層或P型半導體層兩種類型 ，並且所述第二半導體層140與第一半導體層120分屬兩 種不同類型的半導體層。所述第二半導體層140遠離基底 100的表面可作為發光二極體1〇的出光面。本實施例中， 所述第二半導體層140為鎂（Mg)摻雜的p型氮化鎵，其厚 度為0. 3微米。所述第二半導體層140的生長方法與第一 半導體層120基本相同，具體的，在生長完活性層130之 100116268 表單編號A0101 第20頁/共63頁 1002027307-0 201244173 [0056] [0057]
[0058] D
[0059] 後，採用二茂鎂作（Cp2Mg)為鎂源，所述第二半導體層 1 40的生長包括以下步驟： 步驟（bl)，停止通入三曱基銦，將反應室的溫度保持在 1 000°C~1100°C，使反應室壓強保持在76托〜200托； 步驟（b2)，向反應室通入二茂鎮，生長Mg摻雜的P型GaN 層，形成所述第二半導體層140。 在步驟S14中，所述上電極150類型可為N型電極或P型電 極，其與第二半導體層140的類型相同。所述上電極150 的形狀不限，可根據實際需要進行選擇。所述上電極150 設置於第二半導體層140表面的一個區域，並與該部份區 域表面接觸，即所述上電極150設置於所述發光二極體10 的出光面，所述上電極150的形狀及設置位置基本不影響 所述發光二極體10的光取出率。當所述上電極150為一透 明電極時，所述上電極150可覆蓋所述第二半導體層140 的整個表面。所述上電極150至少為一層結構，其材料為 欽、銀、銘、錄、金或其任意組合，也可為ITO或奈米碳 管膜。本實施例中，所述上電極150為P型電極，位於第 二半導體層140表面的一端。所述上電極150為兩層結構 ，一層為厚度為15奈米的鈦，另一層為厚度為100奈米的 金，形成一鈦/金電極。 所述在第二半導體層140表面的一個區域製備上電極150 的方法可為物理氣相沈積法（PVD)，例如，電子束蒸發法 、真空蒸鍍法及離子濺射法等。本實施例中採用電子束 蒸發沄製備所述鈦/金電極，具體步驟為：在上述P型氮 100116268 表單編號A0101 第21頁/共63頁 1002027307-0 201244173 [0060] [0061] [0062] [0063] [0064] [0065] 100116268 化鎵層上均勻地塗敷一層光刻膠，去除p型氮化鎵層表面 的某一個區域内的光刻膠，以暴露出部份P型氮化鎵層； 通過電子束蒸發法在光刻膠及暴露出的p型氮化鎵上沈積 一鈦/金層；通過丙酮等有機溶劑去除光刻膠及其上的鈦 /金層，保留在p型氮化鎵層上的鈦/金層為鈦/金電極。 在步驟S15中，所述基底丨00的去除方法可為雷射照射法 、腐蚀法或溫差自剝離法。所述去除方法可根據基底1 〇 〇 及第一半導體層120材料的不同進行選擇。本實施例中， 所述基底100的去除方法為雷射照射法。具體的，所述去 除方法包括以下步驟： S151，將所述基底1〇〇中未生長第一半導體層12〇的表面 進行拋光並清洗； S152 ’將經過表面清洗的基底1〇〇放置於—平臺（圖未示 )上，並利用雷射對所述基底1〇〇與第一半導體層12〇進 行掃描照射； S153，將經雷射照射後的基底1〇〇浸入溶液中去除所述基 底 100。 在步驟S151中，所述拋光方法可為機械拋光法或化學抛 光法，使所述基底100的表面平整光滑，以減少後續雷射 照射中雷射的散射。所述清洗可用鹽酸、硫酸等沖洗所 述基底100的表面，從而去除表面的金屬雜質及油污等。 在步驟S152中，所述雷射從基底100拋光後的表面入射， 且入射方向基本垂直於所述基底100拋光後的表面，即基 本垂直於所述基底1〇〇與第一半導體層120的介面。所述 表單編號A0101 第22頁/共63頁 丨002 201244173 Ο
[0066] 100116268 雷射的波長不限，可根據第一半導體層120及基底100的 材料選擇。具體的，所述雷射的能量小於基底100的帶隙 能量，而大於第一半導體層120的帶隙能量，從而雷射能 夠穿過基底100到達第一半導體層120，在第一半導體層 120與基底100的介面處進行雷射剝離。所述介面處第一 半導體層120的缓衝層對雷射產生強烈的吸收，從而使得 介面處的緩衝層溫度快速升高而分解。本實施例中所述 第一半導體層120為GaN，其帶隙能量為3. 3ev ;基底100 為藍寶石，其帶隙能量為9. 9ev ;所述雷射器為KrF雷射 器，發出的雷射波長為248nm，其能量為5ev，脈衝寬度 為20〜40ns ,能量密度為400〜600mJ/cm2，光斑形狀 為方形，其聚焦尺寸為0. 5 mmxO. 5mm ;掃描位置從所述 基底100的邊緣位置開始，掃描步長為0. 5mm/s。在掃描 的過程中，所述GaN開始分解為Ga及N。可理解，所述脈 衝寬度、能量密度、光斑形狀、聚焦尺寸及掃描步長可 根據實際需求進行調整；可根據第一半導體層120對特定 波長的雷射具有較強的吸收作用選擇相應波長的雷射。 由於所述第一半導體層120與基底100介面處對上述波長 的雷射具有很強的吸收作用，因此，所述緩衝層的溫度 快速升高而分解；而所述第一半導體層120中其他部份對 上述波長的雷射吸收較弱，因此所述第一半導體層120並 不會被所述雷射所破壞。可理解，對於不同的第一半導 體層120可選擇不同波長的雷射，使緩衝層1 202對雷射具 有很強的吸收作用。 所述雷射照射的過程在一真空環境或保護性氣體環境進 表單編號A0101 第23頁/共63頁 1002027307-0 [0067] 201244173 行以防止在雷射照射的過程中奈米碳管被氧化而破壞。 所述保護性氣體可為氮氣、氦氣或氬氣等惰性氣體。 [0068] 在步驟S153中，可將雷射照射後的基底100浸入一酸性溶 液中進行酸化處理，以去除GaN分解後的Ga，從而實現基 底100與第一半導體層120的剝離。所述溶液可為鹽酸、 硫酸、硝酸等可溶解Ga的溶劑。本實施例中，由於奈米 碳管層110直接貼附於基底100的外延生長面101設置， 因此在剝離的過程中，奈米碳管層110中的奈米碳管可隨 基底100剝離。所述去除基底100的過程中不影響所述複 數凹槽122的形狀及分佈狀態，即不會影響所述複數奈米 級微結構的分佈。 [0069] 在步驟S16中，所述下電極160的製備方法可為電子束蒸 發法、真空蒸鍍法及離子濺射法等，進一步的，可將一 導電基板通過導電膠等方式貼附於所述第一半導體層120 的表面形成所述下電極160。所述下電極160可為N型電極 或P型電極，其與第一半導體層120的類型相同。所述下 電極1 6 0至少為一層結構，其材料為鈦、銀、銘、鎳、金 或其任意組合。所述下電極160可同時用作反射層、導電 電極及散熱片。本實施例中，所述下電極160為兩層結構 ，一層為厚度15奈米的鈦，另一層為厚度200奈米的金。 所述金層與所述第一半導體層120接觸，從而使所述下電 極160與第一半導體層120接觸。所述下電極160可部份 覆蓋所述第一半導體層120具有奈米微結構的表面，優選 的，所述下電極160覆蓋整個第一半導體層120具有奈米 微結構的表面，從而可更多的將入射到下電極160表面的 100116268 表單編號A0101 第24頁/共63頁 1002027307-0 201244173 光子進行反射，使之從出光面射出，進而提高發光二極 體10的光取出率，並且能夠更快的將發光二極體10工作 過程中產生的熱量導出，從而延長發光二極體10的使用 壽命。 [0070] 本實施例提供的發光二極體10的製備方法，具有以下優 點：其一，所述奈米碳管層為自支撐結構可直接鋪設於 基底上，不需要濺鍍等複雜製造過程，製備方法簡單； 其二，通過設置奈米碳管層，在製備過程中可在發光二 極體中形成複數奈米級的微結構，從而不需要蝕刻等複 雜製造過程，從而減小了製備過程中對發光二極體晶格 結構的破壞；其三，由於所述奈米碳管為奈米級，因此 形成的微結構為奈米級，從而能夠得到具有較高光取出 率的發光二極體；其四，由於所述奈米碳管層為圖形化 結構，其厚度、空隙尺寸均可達到奈米級，用來生長外 延層時形成的外延晶粒具有更小的尺寸，有利於減少位 錯缺陷的產生，以獲得高品質的半導體層。 [0071] 請參閱圖8，本發明第一實施例製備的發光二極體10包括 一下電極160、一第一半導體層120、一活性層130、一 第二半導體層140及一上電極150，所述活性層130設置 於所述第一半導體層120及第二半導體層140之間，所述 下電極160與所述第一半導體層120電接觸設置，所述上 電極150與所述第二半導體層140電接觸設置，所述第二 半導體層140遠離活性層130的表面具有一出光面，所述 第一半導體層120的與所述下電極160接觸的表面為包括 複數凹槽122的圖形化的表面。所述凹槽122為奈米級， 100116268 表單編號A0101 第25頁/共63頁 1002027307-0 201244173 其最大寬度蛇圍為50奈米〜loo奈米。 [0072] [0073] [0074] 具體的，所述第一半導體層120與下電極16〇接觸的表面 為一圖形化的表面，所述圖形化的表面具有複數凹槽122 。所述第-半導體層12〇中的複數凹槽122形成複數奈米 級的微結構’所述微結構係在第一半導體層12〇生長過程 中第半導體層120從奈米碳管層中的空隙位置生 長，之後圍繞奈米碳管進行侧向外延生長，將基底1〇〇剝 離後，在所述第一半導體層12〇的表面形成複數凹槽122 〇 所述下電極160可為N型電極或p型電極，其與第一半導體 層120的類型相同。所述下電極16〇至少為一層的整體結 構’其材料為鈦、銀、銘、鎳、金或其任意組合。所述 下電極160同時用作反射層、導電電極及散熱片。本實施 例中，所述下電極160為兩層結構，一層為厚度15奈米的 鈦，另一層為厚度200奈米的金。所述下電極16〇與所述 第一半導體層120接觸。所述下電極可部份覆蓋所述 第一半導體層120具有奈米微結構的表面，優選的，所述 下電極160覆蓋整個第一半導體層12〇具有奈米微結構的 表面，從而可更多的將入射到下電極16〇表面的光子進行 反射，使之從出光面射出，進而提高發光二極體1〇的光 取出率。 本實施例提供所述發光二極體10在工作的過程中，由於 凹槽122的存在，在所述第一半導體層12〇的表面形成複 數奈米級的微結構，當活性層13〇中產生的部份光子以大 角度入射到該表面時，該微結構會改變光子的運動方向 100Π6268 表單編號A0101 第26頁/共63頁 1002027307-0 201244173 ，並經過下電極160的反射後，使之從出光面射出，從而 可提高所述發光二極體10的光取出率。 [0075] 請參閱圖9，本發明第二實施例提供一種發光二極體20的 製備方法，主要包括以下步驟： [0076] 步驟S21，提供一基底100，所述基底100具有一外延生 長面101 ; [0077] 步驟S22，在所述外延生長面101生長一緩衝層1 202 ; [0078] 步驟S23，在所述緩衝層1 202表面設置一奈米碳管層110 9 [0079] 步驟S24，在設置有奈米碳管層110的緩衝層1 202表面依 次生長一第一半導體層120、一活性層130及一第二半導 體層140 ; [0080] 步驟S25，在所述第二半導體層140的表面設置一上電極 150 ； [0081] 步驟S26，去除所述基底100，使所述奈米碳管層110暴 露； [0082] 步驟S27，在所述奈米碳管層110的表面設置一下電極 160 ° [0083] 本實施例提供的發光二極體20的製備方法與第一實施例 基本相同，其不同在於，在設置奈米碳管層110之前，在 所述基底100的外延生長面101生長一緩衝層1202。 [0084] 步驟S22中，所述緩衝層1 202的生長方法與第一實施例中 100116268 表單編號A0101 第27頁/共63頁 1002027307-0 201244173 所述第一半導體層120的生長方法基本相同。所述緩衝層 1 202的材料可根據所需生長的第一半導體層120的材料進 行選擇，如 S i、G a A s、G a N、G a S b、I η N、I π P、I n A s、 InSb、A1P、AlAs、AlSb、AIN ' GaP、SiC、SiGe、 GaMnAs 、 GaAlAs 、 GalnAs 、 GaAIN 、 GalnN 、 AlInN 、 GaAsP、InGaN、AlGalnN、AlGalnP、GaP:Zn 或
GaP:N。本實施例中’所述緩衝層1 202為低溫GaN。所述 緩衝層1202用於減少第一半導體層12〇生長過程中的晶格 失配’降低生長的第一半導體層120的位元錯密度。當緩 衝層1202的材料與基底1〇〇的材料不同時，所述生長方法 稱為異質外延生長。當該緩衝層1202的材料可與基底1〇〇 的材料相同時，所述生長方法稱為同質外延生長。 [0085] [0086] [0087] 本實施例中，採用MOCVD製造過程進行外延生長緩衝層 1 202。其中，採用高純氨氣（NHp作為氮的源氣，採用氫 氣（h2)作載氣，採用三曱基鎵（TMGa)或三乙基鎵（TEGa) 作為Ga源。所述緩衝層1 202的生長具體包括以下步驟： 首先，將藍寶石基底1〇〇置入反應室，加熱到丨丨⑽它 ~120 0°C ’並通入\、\或其混合氣體作為載氣，高溫烘 烤200秒~1〇〇〇秒。 其次，繼續同入載氣，並降溫到5〇〇cc〜65(pc，通入三曱 基鎵或三乙基鎵，並通入氨氣，低溫生長GaN層’所述低 溫GaN層作為繼續生長第一半導體層120的緩衝層1 202， 其厚度10奈米〜50奈米。由於GaN第一半導體層12〇與藍 寶石基底1GG之間具有不同的晶格常數，因此所述緩衝層 1 202用於減少第一半導體層12〇生長過程中的晶格失配， 100116268 表單編號A0101 第28頁/共63頁 1002027307-0 201244173 降低生長的第—半導體層120的位元錯密度。 [0088] 步驟S23中所述奈米碳管層110設置在所述緩衝層1202 遠離基底的表面。所述奈米竣管層110與所述緩衝層 1202接觸6又置。所述奈米碳管層Π0包括複數奈米碳管， 該複數奈米碳管沿著基本平行於奈米碳管層11〇表面的方 向延伸。當所述奈米碳管層11()設置於所述緩衝層12〇2表 面時’所述奈米碳管層110中複數奈米碳管的延伸方向基 本平行於缓衝層1 202表面。奈米碳管層11〇具有複數空隙 112，通過該複數空隙112，所述緩衝層1202部份暴露出 來0 [0089] 步驟S24中’所述第一半導體層120的製備方法為將設置 有奈米碳管層11〇及缓衝層1202的基底1〇〇的溫度保持在 1 000°C~1100°C，持續通入氨氣及載氣，同時通入三甲 基鎵及矽炫，或者同時通入三乙基鎵及矽燒，在高溫下 生長出高品質的第一半導體層120。具體的，所述第一半 導體層120的製備方法包括以下階段： [0090] 第一階段：沿著基本垂直於所述緩衝層1202表面的方向 成核並外延生長形成複數外延晶粒； [0091] 第二階段：所述複數外延晶粒沿著基本平行於所述緩衝 層1202表面的方向外延生長形成—連續的外延薄祺.
[0092] 第三階段：所述外延薄膜沿著基本垂直於所述緩衝層 1202表面的方向外延生長形成一第一半導體層12〇。 100116268 由於奈米碳管層110設置於所述緩衝層1202表 延晶粒僅從所述緩衝層1202暴露的部份生長， 表單編號A0101 第29貢/共63頁 面’因此外 即外延晶 1002027307-0 [0093] 201244173 粒從奈米碳管層1 1 0的空隙1 1 2處生長出來。 [0094] [0095] 在步驟S242中，外延晶粒從奈米碳管層11〇中的空隙112 生長出來之後，基本沿著平行於緩衝層1 202表面的方向 圍繞所述奈米碳管層11 〇中的奈米碳管側向外延生長，然 後逐漸連成一體，從而將所述奈米碳管層110半包圍。所 述“半包圍”係指，由於奈米碳管的存在，所述第一半 導體層120的表面形成複數凹槽122，所述奈米碳管層 110設置於該凹槽122内，且所述凹槽122與緩衝層1202 將所述奈米碳管層110包裹起來，所述奈米碳管層11〇中 的部份奈米碳管與凹槽122的表面相接觸。所述複數凹槽 122在第一半導體層120的表面形成一“圖形化”的結構 ，且所述第一半導體層120的圖形化表面與圖形化奈米碳 管層中的圖案基本相同。 在步驟S26中，所述基底1〇〇的去除方法與第一實施例相 同，然由於緩衝層1202的存在，一方面，所述緩衝層 1202 sS：置在奈米碳管層ι1〇與基底1〇〇之間，將所述奈米 奴管層110中的奈米碳管與基底1〇〇隔離開，因此在剝離 基底100的過程中，所述奈米碳管不會直接吸附於基底 100上而從第一半導體層12〇中剝離；另一方面，在雷射 照射緩衝層1202的過程中，所述緩衝層12〇2受熱分解並 經溶液溶解後，奈米碳管層11〇會與所述緩衝層12〇2脫離 ，從而使得所述奈米碳管保留於凹槽122中；第三，由於 緩衝層1202的存在，在雷射剝離的過程中，能夠減少對 複數凹槽122形成的微結構的破壞。進—步的，在緩衝層 1 202受熱分解的過程中，緩衝層12〇2分解產生的氣體受 100116268 表單編號A0101 第30頁/共63頁 1002027307-0 201244173 熱膨脹，會將奈米碳管層ιΐ〇推離所述緩衝層12〇2與基底 100，從而使得奈米碳管層110更容易與緩衝層12〇2分離 〇 [0096] Ο [0097] Ο [0098] 由於奈米碳管層110的存在，使第一半導體層12〇與緩衝 層1 2 0 2之間的接觸面積減小，從而減小了生長過程中第 一半導體層120與緩衝層1202之間的應力。因此，在雷射 照射去除基底100的過程中，使得緩衝層12〇2及基底1〇〇 的剝離更加的容易，也進一步減小了對第一半導體層12〇 的損傷》 *月參閲圖10，本發明第三實施例提供的發光二極體2〇包 括一下電極160、一奈米碳管層11〇、一第一半導體層 120、一活性層130、一第二半導體層14〇及一上電極j5〇 ，所述活性層130設置於所述第一半導體層12〇及第二半 導體層140之間，所述下電極16〇與所述第一半導體層 12 0電接觸設置，所述上電極15 0與所述第二半導體層 140電接觸設置，所述第一半導體層12〇的與所述下電極 160接觸的表面為包括複數凹槽122的圖形化的表面，奈 米碳管層110中的奈米碳管設置於該凹槽122中。 具體的，所述第一半導體層12〇與下電極16〇接觸的表面 為一圖形化的表面，所述圖形化的表面具有複數凹槽122 ，所述奈米碳管層110中的奈米碳管設置於所述第一半導 體層120的凹槽122中，從而使奈米碳管層110嵌入於所 述第一半導體層120的表面。所述奈米碳管層11〇中的奈 米碳管通過所述凹槽122部份暴露於該表面，並與下電極 160接觸。所述第一半導體層12〇中的複數凹槽122形成 100116268 表單編號Α0101 第31頁/共63頁 1002027307-0 201244173 複數奈米級的微結構，所述微結構係在第一半導體層1 2 〇 生長過程中，第一半導體層120從奈米碳管層110中的空 隙位置生長，之後圍繞奈米碳管進行側向外延生長所形 成’將基底100剝離後，在所述第一半導體層120的表面 形成複數凹槽122。 [0099] [0100] [0101] 所述第一半導體層120表面具有複數凹槽122，每個凹槽 1 22内設置有一個奈米碳管或由複數奈米碳管組成的一奈 米碳管束，設置在複數凹槽122内的奈米碳管相互通過凡 得瓦力連接構成所述奈米碳管層11〇 ^所述奈米碳管層 110中的奈米碳管與所述凹槽122内表面存在部份接觸， 由於奈米碳管具有較強的吸附作用，在凡得瓦力的作用 下吸附於凹槽122中。 本實施例中，所述奈米碳管層11〇為一單層奈米碳管膜， 該奈米碳管膜包括複數奈米碳管，該複數奈米碳管的軸 向沿同一方向擇優取向延伸，延伸方向相同的相鄰的奈 米碳管通過凡得瓦力首尾相連。在垂直於延伸方向的相 鄰的奈米碳管之間部份間隔設置存在微孔或間隙，從而 構成空隙11 2。該奈米碳管層π 0具有複數空隙11 2，所 述第一半導體層12〇滲透延伸入所述奈米碳管層丨1()的複 數空隙112，即所述奈米碳管層ι1〇的複數空隙丨丨2中均 滲透延伸出所述第一半導體層12〇。 進一步的，所述奈米碳管層110也可為複數平行且間隔設 置的奈米碳管線。所述第一半導體層120的表面具有複數 平行且間隔設置的凹槽122，奈米碳管線一一對應設置在 100116268 所述第一半導體層120表面的凹槽丨22中 表單編號Α0101 第32頁/共63頁 。相鄰兩個奈米 1002027307-0 201244173 碳管線之間的距離為0. 1微米~200微米，優選地，為10 微米〜1 0 0微米。所述相鄰兩個奈米碳管線之間的空間構 成所述奈米碳管層110的空隙112。空隙112的尺寸越小 ，有利於在生長第一半導體層120的過程中減少位錯缺陷 的產生，以獲得高品質的第一半導體層120。 [0102] 進一步的，奈米碳管層110也可為複數交叉且間隔設置的 奈米碳管線，具體地，該複數奈米碳管線分別沿第一方 向與第二方向平行設置，所述第一方向與第二方向交叉 設置。所述第一半導體層120的表面具有複數交叉設置的 凹槽122，所述奈米碳管線——對應設置於所述凹槽122 中形成網格結構。優選的，相交叉的兩個奈米碳管線相 互垂直。可理解，所述奈米碳管線也可採用任意交叉方 式設置形成網格結構，只需使奈米碳管層110形成複數空 隙112，從而所述第一半導體層120能夠滲透並延伸出所 述空隙112，對應所述網格結構形成複數凹槽122，從而 形成一圖形化的表面。 [0103] 本實施例提供的發光二極體20，由於所述奈米碳管層為 一自支撐結構，因此所述奈米碳管層中的奈米碳管與所 述第一半導體層與下電極之間具有更大的接觸面積，首 先，可更快的將所述發光二極體工作中產生的熱量傳導 出所述發光二極體；其次，由於奈米碳管層中的奈米碳 管與第一半導體層具有良好的電接觸，從而可更好的分 散所述發光二極體的傳導電流。 [0104] 請參閱圖11，本發明第三實施例提供一種發光二極體20 的製備方法，其主要包括以下步驟： 100116268 表單編號A0101 第33頁/共63頁 1002027307-0 201244173 [0105] 步驟S31，提供一基底100，所述基底100具有一外延生 長面1 01 ; [0106] [0107] [0108] [0109] [0110] [0111] [0112] [0113] [0114] [0115] 步驟S32，在所述外延生長面101依次生長一緩衝層1202 及一本質半導體層1 204 ; 步驟S33，在所述本質半導體層1 204表面設置一奈米碳管 層 110 ; 步驟S34，在設置有奈米碳管層110的本質半導體層1204 的表面依次生長一第一半導體層120、一活性層130及一 第二半導體層140 ; 步驟S35，在所述第二半導體層140的表面設置一上電極 150 ； 步驟S36，去除所述基底100、缓衝層1 202及本質半導體 層1 204，使所述奈米碳管層110暴露； 步驟S37，在所述奈米碳管層110的表面設置一下電極 160。 所述步驟S31與第二實施例中所述步驟S21相同。 在步驟S32中，在所述緩衝層1 202表面製備所述本質半導 體層1 204主要包括以下步驟： 第一步驟，將反應室的溫度保持在1 000°C〜1100°C，使 反應室壓強保持在100托〜300托； 第二步驟，重新通入三甲基鎵或三乙基鎵，在緩衝層 1 202的表面生長本質半導體層1 204。所述本質半導體層 100116268 表單編號A0101 第34頁/共63頁 1002027307-0 201244173 [0116] [0117] 12〇4的厚度可為1〇奈米〜m米的。 所述奈米碳管層UG設置在所述本質半導 所述奈米碳管層u°平鋪在所述本質半 在少驟S34中，所述本質半導體層12〇4的部份表 述条Μ營層11G中的空隙112暴露出來外延顆粒從义所 層1204暴露的表面開始生長 一 112，丑、 王长並貫穿所述 :導體層心所述第一半導體層12°。然後在所述第— 。 〇表面依次生長活性層130及第二半導體層 [0118] [0119] 〇 [0120] 所也步驟S35與第二實施例中所述步驟奶相同。 在， 中，在雷射剝離所述基底100的過程中，、 缓衝:12。2通過雷射照射而分解’並經過酸化處： 所述:底1()。_。同時，在酸化處理所述緩衝層 過程，所逑本質半導體層1204可—併被腐蝕而去除，、 二4二:奈米碳管層U°暴露出來。所述本質半導體層 U用離子姓刻、濕法飯刻等方法去除。 所述步驟S37與第二實施例中所述步驟S27相同。 [0121]本實施例中，由於在所述緩衝層1202的表面生長—本質 半導體層1204 ,可進一步減少所述第—半導體層12〇舌 性層130及第二半導體層140中的晶格缺陷，提高所述第 一半導體層120、活性層130及第二半導體層14〇的品質 ，進而提高所述發光二極體20的發光效率。 100116268 表單編號A0101 第35頁/共63頁 1002027307-0 201244173 [0122] 本發明第四實施例提供一種發光二極體30的製備方法， 所述製備方法主要包括一下步驟： [0123] 步驟S31，提供一基底100，所述基底100具有一外延生 長面1 01 ; [0124] 步驟S32，在所述外延生長面101生長一緩衝層1 202 ; [0125] 步驟S33，在所述緩衝層1 202表面設置一奈米碳管層110 [0126] 步驟S34，在設置有奈米碳管層110的緩衝層1 202表面依 次生長一第一半導體層120、一活性層130及一第二半導 體層140 ; [0127] 步驟S35，在所述第二半導體層140的表面形成複數微結 構 174 ; [0128] 步驟S36，在所述第二半導體層140的形成有微結構174 的表面設置一上電極150 ; [0129] 步驟S37，去除所述基底100，使所述奈米碳管層110暴 路， 、 [0130] 步驟S38，在所述奈米碳管層110的表面設置一下電極 160 ° [0131] 本實施例提供的發光二極體30的製備方法與第二實施例 基本相同，其不同在於，本實施例進一步包括一在所述 第二半導體層140的表面設置複數微結構174的步驟，所 述複數微結構174設置於所述發光二極體30的出光面。 100116268 表單編號 A0101 第 36 頁/共 63 頁 1002027307-0 201244173 [0132] 所述步驟S31〜S34可與第二實施例中所述步驟S21〜S24 依次對應相同。 [0133] 進一步的，在生長緩衝層1 202的步驟之後，在緩衝層 1 202表面設置奈米碳管層110之前，進一步包括一在所述 緩衝層1 202生長一本質半導體層1204的步驟，然後將所 述奈米碳管層110設置於該本質半導體層1 204的表面。所 述本質半導體層1204的製備及去除與第二實施例中所述 相關步驟對應相同。 〇 [0134] 請參閱圖12，在步驟S35中，所述形成複數微結構174的 方法可為光刻法或掩模生長等方法。本實施例採用掩模 生長的方法形成所述微結構174，設置所述微結構174的 方法具體包括以下步驟： [0135] 步驟S351，在所述第二半導體層140的表面設置另一奈米 碳管層110 ; [0136] 步驟S352，在設置有奈米碳管層110的第二半導體層140 Q 表面直接垂直生長一第三半導體層170 ; [0137] 步驟S353，去除所述第二半導體層140表面的奈米碳管層 110 ° [0138] 在步驟S351中，所述奈米碳管層110用作生長第三半導體 層170中的掩模。所謂“掩模”係指第三半導體層170從 所述奈米碳管層110的空隙112處向外生長。由於奈米碳 管層110具有複數空隙112，所以該奈米碳管層110形成 一圖形化的掩模。當奈米碳管層110設置於第二半導體層 140表面後，複數奈米碳管可沿著平行於第二半導體層 100116268 表單編號 A0101 第 37 頁/共 63 頁 1002027307-0 201244173 140表面的方向延伸。本實施例中，所述奈米碳管層n〇 中所述奈米碳管沿同一方向擇優取向延伸。 [0139] [0140] 在步驟S352中，外延氣氛沿著基本垂直於所述第二半導 體層140的方向成核並外延生長形成複數外延晶粒。所述 複數外延晶粒在所述第二半導體層14〇的表面通過該奈米 碳管層110的空隙112暴露的部份開始生長，且其生長方 向基本垂直於所述第二半導體層14〇的表面’即該步驟中 複數外延晶粒進行縱向外延生長，形成複數微結構174。 所述設置有複數微結構174的第二半導體層14〇的表面為 所述發光二極體的出光面。所述微結構174的形狀與所述 奈米碳管層110中的空隙112的形狀對應相同。本實施例 中，由於所述奈米碳管層110中所述奈米碳管沿同一方向 擇優取向延伸，所述複數微結構174的形狀為條形，所述 複數微結構174相互間隔形成於所述第二半導體層丨4〇的 表面，並且彼此之間基本平行設置。所述條形微結構174 的延伸方向平行於所述第二半導體層14〇的表面，且與所 述奈米碳管層110中奈米碳管的延伸方向基本相同，所述 條形微結構174的最大寬度可為。相鄰的微結構丨之間 形成溝槽172，所述溝槽172的最大寬度為20奈米〜2〇〇 奈米，優選的，所述溝槽的最大寬度為5〇奈米〜1〇〇奈米 。所述奈米碳管層110設置在所述溝槽丨72中，具體地， 所述奈米碳管層11 〇中的奈米碳管分別分佈在溝槽丨7 2内 。所述不連續的複數外延晶粒整體為所述第三半導體層 U0。可通過控製外延晶粒生長的時間來控製微結構174 的厚度’即所述第三半導體層170的厚度。本實施例中， 100116268 表單編號A0101 第38頁/共63頁 1002027307-0 201244173 所述第三半導體層170的厚度為2微米。 [0141] 進一步的，在步驟S351中，所述奈米碳管層110中奈米碳 管的擇優取向的延伸方向可與步驟S33中所述奈米碳管層 110中奈米碳管的延伸方向平行設置或交叉設置，所述交 叉角度大於0度小於等於90度。從而在外延顆粒生長的過 程中，所述第二半導體層140表面形成的微結構174的延 伸方向與第一半導體層120中所述凹槽122的延伸方向交 叉設置，所述交又角度大於〇度小於等於90度。 〇 [0142] 進一步的，當所述奈米碳管層110為複數層交又設置的奈 米碳管膜或複數層交叉設置的奈米碳管線時，所述外延 晶粒從相鄰的碳那奈米管之間的空隙112暴露的第二半導 體層140的部份表面開始生長’進而形成複數點狀的微結 構174。由於交又設置的奈米端管膜形成的空隙112彼此 間隔分散於所述奈米碳管層中’從而所述複數微結構 174在所述第二半導體層140的表面分散分佈。所述點狀 微結構174的最大尺寸為1〇奈米〜10微米。 G [0143] 所述微結構174的材料不限，可為氮化鎵、砷化鎵及磷化 銅等。所述微結構174的材料可與第二半導體層140的材 料相同或不同。本實施例中微結構174的材料為心換雜的 氮化鉀。 [0144] 本實施例中在所述第二半導體層14G表面形成微結構Π4 的方法同樣可應用於所述第^實施例的發光二極體10製 備方法中。所述形成_構174的步驟可在步驟如之後 與步驟S14之前進行。 100116268 表單編號Α0101 第39買Μ 63買 1002027307-0 201244173 [_在步驟S353中，所述奈米碳管層nG的去除可通過離子體 钱刻法、走g舉、、^ '、运射加熱法或者加熱爐加熱法等。本 只施例中’利用雷射加熱法去除所述奈米碳管層110。所 述L過雷射加熱去除奈米石炭管層i i 0的方法在含氧環境中 進行，其具體包括以下步驟： [0146] f先’提供一雷射袈置，從該雷射裝置發射雷射光束照 射至第—半導體層17〇中的奈米碳管層ιι〇的表面； [1 ]其人，在含有氡氣的環境中，使雷射光束與所述第三半 導體層170中的奈米碳管層11〇進行相對運動從而使雷射 光束掃描該奈米碳管層11〇。 _]所述雷射|置包翻體雷射器、液體雷㈣、氣體雷射 器及半導體雷射器。雷射的功率密度大於〇 〇53x1〇12瓦 特/平方米，光斑的直徑在1毫米〜5毫米範圍内，雷射的 照射時間小於1. 8秒。本實施例中，雷射裝置為二氧化碳 雷射器，該雷射器的功率為30瓦特，波長為10.6微米， 光斑的直徑為3毫米。優選地，所述雷射光束垂直入射照 射至奈米碳管層110的表面。 [0149]由於奈米碳管對雷射具有良好的吸收特性，且奈米碳管 層11 〇中的奈米碳管將會吸收熱量而被燒钱，可通過控製 雷射器與奈米碳管層11〇的相對移動速度，來控製雷射照 射奈米碳管層110的時間，從而控製奈米碳管層丨丨〇中奈 米碳管所吸收的能量，使得該奈米碳管層11{)中的奈米碳 管被氧化成二氧化碳氣體。可理解，對於具有固定功率 密度' 固定波長的雷射裝置，奈米碳管層11〇通過雷射掃 100116268 表單編號A0101 第40頁/共63頁 1002027307-0 201244173 搞㈣^越小’奈以管層ιι〇被 ，層U〇t的奈米雙營束吸收的能量二:久： #11〇就越容易被燒蝕。 越夕，奈米 廣11〇的相對運動速度為中’雷㈣與奈米碟管 米旅管層no即可。雷 艮’只要能夠均勾照射該奈 奢米破管的排列方向逐行進:可:平行奈米碳管層110中 廣110中奈米碳管的拆列方Γ逐列進7垂直於奈米石炭管 [0150]
100116268 i少·驟S36中’所述上雷 極150的設置方法可為電子束蒸 發法、^减法及離子機射法等，本實施例中，採用 電子束蒸發法製備所述上電極15〇。所述上電極150設置 一述第二半導體層140的部份表面，且基本不影響所述 一二極獅的出料1述上電極15㈣材料可為銘、 银，銘、錄、金或红意組合。本實施财，所述上電 換150為兩層結構’―層為厚度15奈米的欽，另-廣為厚 度1〇0不米的金纟形成所述上電極15〇的過程中所述 上電極15Q形成—連續的層狀結構。由於所述第二半導體 廣！4〇表面《又置有複數微結構174，相鄰的微結構174之 間形成一溝槽172，因此，所述上電極15〇部份沈積於所 述溝槽172中，部份沈積於所述微結構174的表面。所述 沈積於凹槽中的上電極150與所述第二半導體層140接觸 而齊之電連接，從而使整個上電極15〇與所述第二半導體 電連接。 所述步驟S37中去除基底1〇〇的方法與第二實施例中所述 少驟S26基本相同，同時在去除基底100的過程中，所述 表單編號Α0101 第41頁/共63頁 1002027307-0 [0151] 201244173 緩衝層1 202及本質半導體層1 204可並去除。 [0152] 所述步驟S38中設置下電極160的方法與第二實施例中所 述步驟S27基本相同。 [0153] 本實施例通過在出光面設置一奈米碳管層作為掩模的方 法在所述發光二極體30的出光面直接生長形成微結構， 製造過程簡單、成本低。克服了先前技術蝕刻及奈米壓 印等方法成本高製造過程複雜等的技術問題。並且，奈 米碳管層為自支撐結構，可直接鋪設在第三半導體層170 的表面，方法簡單，有利於大規模產業化製造。 [0154] 請參閱圖13，本發明第四實施例進一步提供一種發光二 極體30，所述發光二極體30包括一下電極160，一奈米碳_ 管層110、一第一半導體層120、一活性層130、一第二 半導體層140及一上電極150，所述活性層130設置於所 述第一半導體層120及第二半導體層140之間，所述下電 極160與所述第一半導體層120電接觸設置，所述第一半 導體層120的與所述下電極160接觸的表面為包括複數凹 槽122的圖形化的表面，奈米碳管層110中的奈米碳管設 置於該凹槽122中，所述上電極150與所述第二半導體層 140電接觸設置，所述第二半導體層140遠離下電極160 的表面設置有複數微結構174。 [0155] 本實施例提供的發光二極體30與發光二極體20的結構基 本相同，其不同在於，所述發光二極體30中第二半導體 層140遠離基底100的表面進一步設置有複數微結構174 100116268 表單編號A0101 第42頁/共63頁 1002027307-0 201244173 [0156] 所述複數微結構174之間間隔設置，所述複數微結構174 〇 可為條形結構或點狀結構。所述條形的微結構174的方向 可與所述凹槽122的延伸方向相同或交叉設置，所述交叉 角度可大於0度小於等於90度。本實施例中，所述複數微 結構174為條形結構，所述條形微結構174的延伸方向與 所述凹槽122的延伸方向之間的交叉角度為90度，即所述 條形微結構174的延伸方向與所述凹槽122的延伸方形彼 此垂直設置。相鄰的條形微結構174之間形成所述溝槽 172。所述條形的微結構174的寬度可為10奈米〜10微米 。所述溝槽172的最大寬度為20奈米〜200奈米，本實施 例中，所述溝槽172的最大寬度為50奈米〜100奈米。 [0157] ❹ 本實施例提供的發光二極體30，通過在所述發光二極體 30的出光面設置複數微結構174，當發光二極體30内部產 生的光子在以大角度入射到該出光面時遇到該複數微結 構174，會經過其繞射而改變光子的出射方向，從而實現 了發光二極體30大角度光的取出，進一步提高了發光二 極體30的光取出效率。 [0158] 與先前技術相比，本發明提供的發光二極體的製備方法 ，具有以下有益效果：其一，所述奈米碳管層為一整體 結構，從而可直接鋪設於基底上，不需要濺鍍等複雜製 造過程，製備方法簡單；其二，通過設置奈米碳管層在 發光二極體中形成複數奈米級的微結構的方法，從而省 略了蝕刻等複雜製造過程；其三，由於所述奈米碳管為 奈米級，因此形成的微結構為奈米級，從而能夠得到具 有較高光取出率的發光二極體；其四，同時，由於省略 100116268 表單編號A0101 第43頁/共63頁 1002027307-0 201244173 了蝕刻等製造過程，從而減小了製備過程中對發光二極 體晶格結構的破壞。 [0159] 綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提 出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例 ，自不能以此限製本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案 技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化， 皆應涵蓋於以下申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 [0160] 圖1係本發明第一實施例提供的發光二極體的製備方法流 程圖。 [0161] 圖2為本發明第一實施例中採用的奈米碳管膜的掃描電鏡 照片。 [0162] 圖3為圖2中的奈米碳管膜中的奈米碳管片段的結構示意 圖。 [0163] 圖4為本發明採用的複數層交叉設置的奈米碳管膜的掃描 電鏡照片。 [0164] 圖5為本發明採用的非扭轉的奈米碳管線的掃描電鏡照片 〇 [0165] 圖6為本發明採用的扭轉的奈米碳管線的掃描電鏡照片。 [0166] 圖7為本發明第一實施例製備的第一半導體層介面處的透 射電鏡照片。 [0167] 圖8為本發明第一實施例提供的發光二極體的製備方法製 備的發光二極體的結構示意圖。 100116268 表單編號A0101 第44頁/共63頁 1002027307-0 201244173 [0168] 圖9為本發明第二實施例提供的發光二極體的製備方法流 [0169] 程圖。 圖1 0為本發明第二實施例提供的發光二極體的製備方法 製備的發光二極體的結構示意圖。 [0170] 圖11為本發明第三實施例提供的發光二極體的製備方法 流程圖。 = [0171] 圖12為本發明第四實施例提供的發光二極體的製備方法 流程圖。 % # [0172] 圖13為本發明第四實施例提供的發光二極體的製備方法 製備的發光二極體的結構示意圖。 [0173] 【主要元件符號說明】 發光二極體：10，20, 30 [0174] 基底：100 [0175] 外延生長面：101 〇 [0176] 奈米碳管層：110 [0177] 空隙：112 [0178] 奈米碳管片段：113 [0179] 奈米碳管：115 [0180] 第一半導體層：120 [0181] 凹槽：122 [0182] 活性層：130 100116268 表單編號A0101 第45頁/共63頁 1002027307-0 201244173 [0183] 第二半導體層： 140 [0184] 上電極：1 5 0 [0185] 下電極：160 [0186] 第三半導體層： 170 [0187] 溝槽：172 [0188] 微結構：174 [0189] 緩衝層：1 20 2 [0190] 本質半導體層： 1204 100116268 表單編號A0101 第46頁/共63頁 1002027307-0
Claims (1)
- 201244173 ' 七、申請專利範圍： 1 · 一種發光二極體的製備方法，其包括以下步驟： 提供一基底； 在所述基底的一表面設置一奈米碳管層； 在設置有奈米碳管層的基底表面依次生長一第一半導體層 、一活性層及一第二半導體層，所述第一半導體層覆蓋所 述奈米碳管層； 在所述第二半導體層表面設置一上電極； 0 去除所述基底； 在所述第一半導體層表面設置一下電極。 2 .如申請專利範圍第1項所述的發光二極體的製備方法’其 中，所述奈米碳管層為一連續的自支撐結構，所述奈来碳 管層直接鋪設在所述基底的表面與所述基底接觸設置° 3 .如申請專利範圍第1項所述的發光二極趑的製備方法’其 中，所述奈米碳管層包括至少一奈米碳管膜，該奈米碳管 膜包括複數奈米碳管沿著同一方向擇優取向延伸，且該複 Q 數奈米碳管的延伸方向平行於所述基底的表面。 4 .如申請專利範圍第1項所述的發光二極體的製備方法，其 中，所述奈来碳管層為一包括複數奈米碳管及添加材料的 複合結構層。 5.如申請專利範圍第2項所述的發光二極體的製備方法，其 中，所述奈米碳管層具有複數空隙，所述基底通過奈米碳 管層的空隙部份暴露出來，所述第一半導體層從所述基底 通過所述空隙暴露處外延生長，在所述奈米碳管層周圍形 成複數凹槽將所述奈米碳管層中的奈米碳管半包圍。 100116268 表單編號A0101 第47頁/共63頁 1002027307-0 201244173 6 .如申請專利範圍第1項所述的發光二極體的製備方法，其 中，所述基底的去除方法包括雷射照射法、腐蝕法及溫差 分離法。 7 .如申請專利範圍第1項所述的發光二極體的製備方法，其 中，所述第一半導體層、活性層及第二半導體層的生長方 法為分子束外延法、化學束外延法、減壓外延法、低溫外 延法、選擇外延法、液相沈積外延法、金屬有機氣相外延 法、超真空化學氣相沈積法、氫化物氣相外延法、及金屬 有機化學氣相沈積法中的一種或複數種。 8 .如申請專利範圍第1項所述的發光二極體的製備方法，其 中，所述第一半導體層沿著基本垂直於所述外延生長面方 向成核並外延生長形成複數外延晶粒； 所述複數外延晶粒沿著基本平行於所述外延生長面方向外 延生長形成一連續的外延薄膜；及 所述外延薄膜沿著基本垂直於所述外延生長面方向外延生 長形成一第一半導體層。 9.如申請專利範圍第1項所述的發光二極體的製備方法，其 中，所述第一半導體層的生長為異質外延生長。 10 .如申請專利範圍第1項所述的發光二極體的製備方法，其 中，在設置上電極的步驟之前，進一步包括預先在所述第 二半導體層的表面形成複數微結構，具體包括以下步驟： 在所述第二半導體層的表面設置另一奈米碳管層； 在設置有奈米碳管層的第二半導體層表面直接外延生長形 成所述複數微結構；及 去除所述奈米碳管層。 11 . 一種發光二極體的製備方法，其包括以下步驟： 100116268 表單編號A0101 第48頁/共63頁 1002027307-0 201244173 12 . Ο 13 . 14 . Ο 15 . 100116268 1002027307-0 提供一基底； 在所述基底的表面生長一緩衝層； 在所述緩衝層表面設置一奈米碳管層； 在設置有奈米碳管層的緩衝層表面依次生長一第一半導體 層、一活性層及一第二半導體層； 在所述第二半導體層表面設置一上電極； 去除所述基底，使所述奈米碳管層暴露； 在所述奈米碳管層表面設置一下電極。 如申請專利範圍第11項所述的發光二極體的製備方法，其 中’所述緩衝層的材料為Si、GaAs、GaN、GaSb、InN、 InP、InAs、InSb、A1P、AlAs、AlSb、AIN、GaP、 SiC、SiGe、GaMnAs、GaAlAs、GalnAs、GaAIN、 GalnN、AlInN ' GaAsP、InGaN、AlGalnN、AlGalnP、 GaP:Zn 或GaP:N 。 如申請專利範圍第11項所述的發光二極體的製備方法，其 中’所述緩衝層的厚度為1〇奈米〜5〇奈米。 如申請專利範圍第11項所述的發光二極體的製備方法，其 中，在設置上電極的步驟之前，進一步包括預先在所述第 二半導體層的表面形成複數微結構，具體包括以下步驟： 在所述第二半導體層的表面設置另一奈米碳管層； 在設置有奈米碳管層的第二半導體層表面直接外延生長形 成所述複數微結構；及 去除所述奈米碳管層。 一種發光二極體的製備方法，其包括以下步驟： 提供一基底； 在所述基底的表面依次生長一緩衝層及一本質半導體層； 表單編號A0101 第49頁/共63頁 201244173 在所述本質半導體層表面設置一奈米碳管層； 在設置有奈米碳管層的本質半導體層表面依次生長一第一 半導體層、一活性層及一第二半導體層； 在所述第二半導體層表面設置一上電極； 去除所述基底、緩衝層及本質半導體層，使所述奈米破管 層暴露； 在所述奈米碳管層表面設置一下電極。 100116268 表單編號A0101 第50頁/共63頁 1002027307-0
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