專利名稱：銀納米線透明電極氮化鎵基發光二極管及其制作方法
技術領域：
本發明屬于半導體照明技術領域，特別是指一種銀納米線透明電極氮化鎵基發光二極管及其制作方法
背景技術：
氮化鎵材料是第三代半導體材料，禁帶寬度為3.4ev，由于它的性質穩定，又是波長位于藍紫光的直接帶隙發光材料，因此是制造藍紫光發光二極管(LED)，高遷移率晶體管的材料，國家半導體照明把氮化鎵材料列為中心。由于P-GaN材料的摻雜濃度只有IO18-IO19Cm-3, P-GaN的歐姆接觸通常ITO (氧化銦錫)作為透明導電層，來彌補p-GaN摻雜濃度的不足引起的電流擴展的不足。但是ITO(氧化銦錫)本身含有的是稀有金屬銦，而銦在地球上的含量是有限的，和不可再生的。所以開發一種新型的透明電極，節約稀有金屬有非常有現實意義的。銀納米線透明電極，來作為發光二極管P型氮化鎵的電流擴展層正是滿足這一要求。
發明內容
本發明的目的在于，基于一種銀納米線透明電極氮化鎵基發光二極管及其制作方法。該方法具有工藝簡單，操作方便，高效率等特點，同時還能夠代替現有的ιτο(氧化銦錫)作為LED新型的透明電極。本發明不但可以降低成本，同時還能實現大面積，工業化生產。本發明提供一種銀納米線透明電極氮化鎵基發光二極管，其中包括一襯底；一外延層，制作在襯底上面，該外延層為臺階狀，其的一側形成有一臺面，該外延層用以受激，發光，電注入；—納米薄膜，生長在外延層上，用于做電流擴展層；一二氧化硅層，制作在外延層和納米薄膜靠近臺面的一端，并覆蓋部分納米薄膜的上表面；一 P電極，制作在納米薄膜上；一 η電極，制作在外延層上的臺面上。其中襯底的材料為硅、藍寶石或氮化鎵，其表面是平面或微圖形PSS，或者納米圖形。其中外延層包括依次生長的材料為N型氮化鎵層、多量子阱發光區和P型氮化鎵層。其中納米薄膜為銀納米線透明導電薄膜。本發明還提供一種銀納米線透明電極氮化鎵基大功率發光二極管的制備方法，包括以下步驟I)、首先在襯底上依次外延生長外延層和納米薄膜；
2)、掩模刻蝕掉襯底上一側的部分外延生長外延層和納米薄膜，形成臺面，刻蝕深度到達外延生長外延層內；
3)、在刻蝕后的外延層11和納米薄膜上生長二氧化硅層；4)、掩模刻蝕掉納米薄膜上的部分二氧化硅層和臺面上的部分二氧化硅層，保留外延層和納米薄膜靠近臺面一端的二氧化硅層；5)、在納米薄膜上制作P電極；6)、在臺面上制作η電極；7)、進行氣體保護下的退火處理，以改善發光二極管的電性能，完成發光二極管的制作。其中襯底的材料為硅、藍寶石或氮化鎵，其表面是平面或微圖形PSS，或者納米圖形。其中外延層包括依次生長的材料為N型氮化鎵層、多量子阱發光區和P型氮化鎵層。其中納米薄膜為銀納米線透明導電薄膜。
為使審查員能進一步了解本發明的結構、特征及其目的，以下結合附圖及較佳具體實施例的詳細說明如后，其中圖1-5是本發明的工藝流程圖。
具體實施例方式請參閱圖5所示，本發明提供一種銀納米線透明電極氮化鎵基發光二極管，其中包括一襯底10，該襯底10的材料為硅、藍寶石或氮化鎵，其表面是平面或微圖形PSS，或者納米圖形；一外延層11，制作在襯底10上面，該外延層11為臺階狀，其的一側形成有一臺面121，該外延層11用以受激，發光，電注入，其中外延層11包括依次生長的材料為N型氮化鎵層、多量子阱發光區和P型氮化鎵層；一納米薄膜12，生長在外延層11上，用于做電流擴展層，其中納米薄膜12為銀納米線透明導電薄膜；銀納米線能夠實現95%以上的光透過率，同時金屬銀與P-GaN結構的功函數匹配較好，能夠實現較低的接觸電阻(350mA，開啟電壓在3. 2V左右)。這一性能參數大大超過而目前研究階段的ZnO透明電極，石墨烯透明電極的性能。同時這與現在商用的ITO(氧化銦錫)透明電極的性能相當，但是銀納米線透明電極的制作工藝不需要稀土金屬，符合現在國家倡導的節能環保，節約資源，尤其是稀有的珍貴資源的主題。一二氧化硅層13，制作在外延層11和納米薄膜12靠近臺面121的一端，并覆蓋部分納米薄膜12的上表面，二氧化硅層13的作用是用來保護多量子阱發光區，被刻蝕的P-GaN和N-GaN，防止電注入時引起的短路。一 P電極14，制作在納米薄膜12上，P電極14為cr/Pt/Au。
一 η電極15，制作在襯底10上的臺面121上，η電極15為Al/Ti/Au。請參閱圖I-圖5所示，本發明還提供一種銀納米線透明電極氮化鎵基大功率發光二極管的制備方法，包括以下步驟I)、首先在襯底10上依次外延生長外延層11 (參閱圖I)和納米薄膜12 (參閱圖
2)，其中襯底10的材料為硅、藍寶石或氮化鎵，其表面是平面或微圖形PSS，或者納米圖形。2)、掩模刻蝕掉襯底10上一側的部分外延生長外延層11和納米薄膜12(參閱圖
3)形成臺面121，刻蝕深度到達外延生長外延層11內，形成臺面121，其中外延層11包括依次生長的材料為N型氮化鎵層、多量子阱發光區和P型氮化鎵層，其中納米薄膜12為銀納米線透明導電薄膜； 3)、在刻蝕后的外延層11和納米薄膜12上生長二氧化硅層(參閱圖4)；4)、掩模刻蝕掉納米薄膜12上的部分二氧化硅層和臺面121上的部分二氧化硅層13 (參閱圖5)，保留外延層11和納米薄膜12 —端的二氧化硅層13 ；5)、在納米薄膜12上制作P電極14 (參閱圖4)，P電極14為cr/Pt/Au。6)、在臺面121上制作η電極15 (參閱圖4)，η電極15為Al/Ti/Au。7)、進行氣體保護下的退火處理，以改善發光二極管的電性能，完成發光二極管的制作，氣體保護下的退火是至關重要的，它的目的是實現銀納米線透明電極同P-GaN的歐姆接觸。退火的時間，溫度和特殊的氣氛保護是實現低歐姆接觸電阻的關鍵所在。以上所述，僅為本發明中的具體實施方式
，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉該技術的人在本發明所揭露的技術范圍內，可輕易想到的變換或替換，都應涵蓋在本發明的包含范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。
權利要求
1.一種銀納米線透明電極氮化鎵基發光二極管，其中包括 一襯底； 一外延層，制作在襯底上面，該外延層為臺階狀，其的一側形成有一臺面，該外延層用以受激，發光，電注入； 一納米薄膜，生長在外延層上，用于做電流擴展層； 一二氧化硅層，制作在外延層和納米薄膜靠近臺面的一端，并覆蓋部分納米薄膜的上表面； 一 P電極，制作在納米薄膜上； 一 η電極，制作在外延層上的臺面上。
2.如權利要求I所述的銀納米線透明電極氮化鎵基大功率發光二極管，其中襯底的材料為硅、藍寶石或氮化鎵，其表面是平面或微圖形PSS，或者納米圖形。
3.如權利要求I所述的銀納米線透明電極氮化鎵基大功率發光二極管，其中外延層包括依次生長的材料為N型氮化鎵層、多量子阱發光區和P型氮化鎵層。
4.如權利要求I所述的銀納米線透明電極氮化鎵基大功率發光二極管，其中納米薄膜為銀納米線透明導電薄膜。
5.一種銀納米線透明電極氮化鎵基大功率發光二極管的制備方法，包括以下步驟 1)、首先在襯底上依次外延生長外延層和納米薄膜； 2)、掩模刻蝕掉襯底上一側的部分外延生長外延層和納米薄膜，形成臺面，刻蝕深度到達外延生長外延層內； 3)、在刻蝕后的外延層11和納米薄膜上生長二氧化硅層； 4)、掩模刻蝕掉納米薄膜上的部分二氧化硅層和臺面上的部分二氧化硅層，保留外延層和納米薄膜靠近臺面一端的二氧化硅層； 5)、在納米薄膜上制作P電極； 6)、在臺面上制作η電極； 7)、進行氣體保護下的退火處理，以改善發光二極管的電性能，完成發光二極管的制作。
6.如權利要求5所述的銀納米線透明電極氮化鎵基大功率發光二極管的制作方法，其中襯底的材料為硅、藍寶石或氮化鎵，其表面是平面或微圖形PSS，或者納米圖形。
7.如權利要求5所述的銀納米線透明電極氮化鎵基大功率發光二極管的制作方法，其中外延層包括依次生長的材料為N型氮化鎵層、多量子阱發光區和P型氮化鎵層。
8.如權利要求5所述的銀納米線透明電極氮化鎵基大功率發光二極管的制作方法，其中納米薄膜為銀納米線透明導電薄膜。
全文摘要
一種銀納米線透明電極氮化鎵基發光二極管，其中包括一襯底；一外延層，制作在襯底上面，該外延層為臺階狀，其的一側形成有一臺面，該外延層用以受激，發光，電注入；一納米薄膜，生長在外延層上，用于做電流擴展層；一二氧化硅層，制作在外延層和納米薄膜靠近臺面的一端，并覆蓋部分納米薄膜的上表面；一P電極，制作在納米薄膜上；一n電極，制作在外延層上的臺面上。該方法具有工藝簡單，操作方便，高效率等特點，同時還能夠代替現有的ITO(氧化銦錫)作為LED新型的透明電極。本發明不但可以降低成本，同時還能實現大面積，工業化生產。
文檔編號H01L33/42GK102623606SQ201210093368
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月31日 優先權日2012年3月31日
發明者伊曉燕, 劉志強, 孫波, 王國宏, 趙麗霞, 魏學成 申請人:中國科學院半導體研究所