專利名稱：發(fā)光二極管的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管的制備方法，尤其涉及一種含有碳納米管層的發(fā)光二極管的制備方法。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管是一種把電能轉(zhuǎn)換成光能的發(fā)光器件，是在P-N結(jié)、雙異質(zhì)結(jié)或多量子階結(jié)構(gòu)上通以正向電流時(shí)可發(fā)出可見光、紅外光及紫外光等的光發(fā)射器件。以氮化鎵為代表的第三代半導(dǎo)體HI- V族寬帶隙化合物半導(dǎo)體材料的內(nèi)外量子效率高，因此具有高發(fā)光效率、高熱導(dǎo)率、耐高溫、抗輻射、耐酸堿、高強(qiáng)度和高硬度的特點(diǎn)。
現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)光二極管的制備方法主要包括以下步驟在藍(lán)寶石基底上用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)技術(shù)分別外延生長(zhǎng)一緩沖層、一第一半導(dǎo)體層、一活性層和一第二半導(dǎo)體層；在第二半導(dǎo)體層的一端進(jìn)行刻蝕以暴露出第一半導(dǎo)體層；在所述暴露出的第一半導(dǎo)體層上，進(jìn)行蒸鍍光刻，形成第一電極；在第二半導(dǎo)體層上，進(jìn)行蒸鍍光刻，形成第二電極。但是，上述方法制備的發(fā)光二極管光取出效率(光取出效率通常指活性層中所產(chǎn)生的光波從發(fā)光二極管內(nèi)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(fā)光二極管的光取出效率，例如，在出光表面刻蝕形成微結(jié)構(gòu)的方法、光子循環(huán)方法及在藍(lán)寶石基底刻蝕等方法。然而，以上方法的制作工藝比較復(fù)雜，成本較高，并且有可能在不同程度上破壞半導(dǎo)體層的晶格結(jié)構(gòu)并降低發(fā)光二極管的發(fā)光效率。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，確有必要提供一種工藝簡(jiǎn)單且具有較高光取出率發(fā)光二極管的制備方法。一種發(fā)光二極管的制備方法，其包括以下步驟提供一基底；在所述基底一表面設(shè)置一碳納米管層；在設(shè)置有碳納米管層的基底表面依次生長(zhǎng)一第一半導(dǎo)體層、一活性層及一第二半導(dǎo)體層；在所述第二半導(dǎo)體層表面設(shè)置一上電極；去除所述基底；在所述第一半導(dǎo)體層表面設(shè)置一下電極?！N發(fā)光二極管的制備方法，其包括以下步驟提供一基底；在所述基底的表面生長(zhǎng)一緩沖層；在所述緩沖層表面設(shè)置一碳納米管層；在設(shè)置有碳納米管層的緩沖層表面依次生長(zhǎng)一第一半導(dǎo)體層、一活性層及一第二半導(dǎo)體層；在所述第二半導(dǎo)體層表面設(shè)置一上電極；去除所述基底，使所述碳納米管層暴露；在所述碳納米管層表面設(shè)置一下電極。一種發(fā)光二極管的制備方法，其包括以下步驟提供一基底；在所述基底的表面依次生長(zhǎng)一緩沖層及一本征半導(dǎo)體層；在所述本征半導(dǎo)體層表面設(shè)置一碳納米管層；在設(shè)置有碳納米管層的本征半導(dǎo)體層表面依次生長(zhǎng)一第一半導(dǎo)體層、一活性層及一第二半導(dǎo)體層；在所述第二半導(dǎo)體層表面設(shè)置一上電極；去除所述基底、緩沖層及本征半導(dǎo)體層，使所述碳納米管層暴露；在所述碳納米管層表面設(shè)置一下電極。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的采用碳納米管層作為掩模制備發(fā)光二極管的制備方法具有以下優(yōu)點(diǎn)其一，所述碳納米管層可直接鋪設(shè)于基底上，不需要濺鍍等復(fù)雜工藝，制備方法簡(jiǎn)單；其二，由于碳納米管層的存在，在制備過程中即可在發(fā)光二極管中形成多個(gè)納米級(jí)的微結(jié)構(gòu)，從而不需要刻蝕等復(fù)雜工藝，能夠得到具有較高光取出率的發(fā)光二極管；其三，由于省略了刻蝕等工藝，從而減小了制備過程中對(duì)發(fā)光二極管晶格結(jié)構(gòu)的破壞。


圖I是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的發(fā)光二極管的制備方法流程圖。圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例中采用的碳納米管膜的掃描電鏡照片。圖3為圖2中的碳納米管膜中的碳納米管片段的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明采用的多層交叉設(shè)置的碳納米管膜的掃描電鏡照片。圖5為本發(fā)明采用的非扭轉(zhuǎn)的碳納米管線的掃描電鏡照片。圖6為本發(fā)明采用的扭轉(zhuǎn)的碳納米管線的掃描電鏡照片。圖7為本發(fā)明第一實(shí)施例制備的第一半導(dǎo)體層界面處的透射電鏡照片。圖8為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的發(fā)光二極管的制備方法制備的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。圖9為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的發(fā)光二極管的制備方法流程圖。圖10為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的發(fā)光二極管的制備方法制備的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。圖11為本發(fā)明第三實(shí)施例提供的發(fā)光二極管的制備方法流程圖。圖12為本發(fā)明第四實(shí)施例提供的發(fā)光二極管的制備方法流程圖。圖13為本發(fā)明第四實(shí)施例提供的發(fā)光二極管的制備方法制備的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。主要元件符號(hào)說明
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管的制備方法，其包括以下步驟 提供一基底； 在所述基底的一表面設(shè)置一碳納米管層； 在設(shè)置有碳納米管層的基底表面依次生長(zhǎng)一第一半導(dǎo)體層、一活性層及一第二半導(dǎo)體層，所述第一半導(dǎo)體層覆蓋所述碳納米管層； 在所述第二半導(dǎo)體層表面設(shè)置一上電極； 去除所述基底； 在所述第一半導(dǎo)體層表面設(shè)置一下電極。
2.如權(quán)利要求I所述的發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于，所述碳納米管層為一連續(xù)的自支撐結(jié)構(gòu)，所述碳納米管層直接鋪設(shè)在所述基底的表面與所述基底接觸設(shè)置。
3.如權(quán)利要求I所述的發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于，所述碳納米管層包括至少一碳納米管膜，該碳納米管膜包括多個(gè)碳納米管沿著同一方向擇優(yōu)取向延伸，且該多個(gè)碳納米管的延伸方向平行于所述基底的表面。
4.如權(quán)利要求I所述的發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于，所述碳納米管層為一包括多個(gè)碳納米管以及添加材料的復(fù)合結(jié)構(gòu)層。
5.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于，所述碳納米管層具有多個(gè)空隙，所述基底通過碳納米管層的空隙部分暴露出來，所述第一半導(dǎo)體層從所述基底通過所述空隙暴露處外延生長(zhǎng)，在所述碳納米管層周圍形成多個(gè)凹槽將所述碳納米管層中的碳納米管半包圍。
6.如權(quán)利要求I所述的發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于，所述基底的去除方法包括激光照射法、腐蝕法以及溫差分離法。
7.如權(quán)利要求I所述的發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于，所述第一半導(dǎo)體層、活性層以及第二半導(dǎo)體層的生長(zhǎng)方法為分子束外延法、化學(xué)束外延法、減壓外延法、低溫外延法、選擇外延法、液相沉積外延法、金屬有機(jī)氣相外延法、超真空化學(xué)氣相沉積法、氫化物氣相外延法、以及金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積法中的一種或多種。
8.如權(quán)利要求I所述的發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于，所述第一半導(dǎo)體層沿著基本垂直于所述外延生長(zhǎng)面方向成核并外延生長(zhǎng)形成多個(gè)外延晶粒； 所述多個(gè)外延晶粒沿著基本平行于所述外延生長(zhǎng)面方向外延生長(zhǎng)形成一連續(xù)的外延薄膜；以及 所述外延薄膜沿著基本垂直于所述外延生長(zhǎng)面方向外延生長(zhǎng)形成一第一半導(dǎo)體層。
9.如權(quán)利要求I所述的發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于，所述第一半導(dǎo)體層的生長(zhǎng)為異質(zhì)外延生長(zhǎng)。
10.如權(quán)利要求I所述的發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于，在設(shè)置上電極的步驟之前，進(jìn)一步包括預(yù)先在所述第二半導(dǎo)體層的表面形成多個(gè)微結(jié)構(gòu)，具體包括以下步驟 在所述第二半導(dǎo)體層的表面設(shè)置另一碳納米管層； 在設(shè)置有碳納米管層的第二半導(dǎo)體層表面直接外延生長(zhǎng)形成所述多個(gè)微結(jié)構(gòu)；以及 去除所述碳納米管層。
11.一種發(fā)光二極管的制備方法，其包括以下步驟 提供一基底；在所述基底的表面生長(zhǎng)一緩沖層； 在所述緩沖層表面設(shè)置一碳納米管層； 在設(shè)置有碳納米管層的緩沖層表面依次生長(zhǎng)一第一半導(dǎo)體層、一活性層及一第二半導(dǎo)體層； 在所述第二半導(dǎo)體層表面設(shè)置一上電極； 去除所述基底，使所述碳納米管層暴露； 在所述碳納米管層表面設(shè)置一下電極。
12.如權(quán)利要求11所述的發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于，所述緩沖層的材料為Si、GaAs、GaN、GaSb, InN、InP、InAs, InSb、A1P、AlAs、AlSb、AIN、GaP、SiC、SiGe、GaMnAs,GaAlAs, GaInAs, GaAIN、GalnN、AlInN、GaAsP、InGaN, AlGaInN, AlGaInP、GaP: Zn 或 GaP: N中的一種。
13.如權(quán)利要求11所述的發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于，所述緩沖層的厚度為10納米 50納米。
14.如權(quán)利要求11所述的發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于，在設(shè)置上電極的步驟之前，進(jìn)一步包括預(yù)先在所述第二半導(dǎo)體層的表面形成多個(gè)微結(jié)構(gòu)，具體包括以下步驟 在所述第二半導(dǎo)體層的表面設(shè)置另一碳納米管層； 在設(shè)置有碳納米管層的第二半導(dǎo)體層表面直接外延生長(zhǎng)形成所述多個(gè)微結(jié)構(gòu)；以及 去除所述碳納米管層。
15.一種發(fā)光二極管的制備方法，其包括以下步驟 提供一基底； 在所述基底的表面依次生長(zhǎng)一緩沖層及一本征半導(dǎo)體層； 在所述本征半導(dǎo)體層表面設(shè)置一碳納米管層； 在設(shè)置有碳納米管層的本征半導(dǎo)體層表面依次生長(zhǎng)一第一半導(dǎo)體層、一活性層及一第二半導(dǎo)體層； 在所述第二半導(dǎo)體層表面設(shè)置一上電極； 去除所述基底、緩沖層及本征半導(dǎo)體層，使所述碳納米管層暴露； 在所述碳納米管層表面設(shè)置一下電極。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管的制備方法，其包括以下步驟提供一基底;在所述基底一表面設(shè)置一碳納米管層；在設(shè)置有碳納米管層的基底表面依次生長(zhǎng)一第一半導(dǎo)體層、一活性層及一第二半導(dǎo)體層；在所述第二半導(dǎo)體層表面設(shè)置一上電極；去除所述基底，使所述碳納米管層暴露；在所述碳納米管層表面設(shè)置一下電極。
文檔編號(hào)H01L33/00GK102760799SQ20111011076
公開日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2011年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月29日
發(fā)明者范守善, 魏洋 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司