专利名称：一种ZnO基发光二极管及其制备方法
技术领域：
本发明涉及发光二极管。
背景技术：
ZnO是一种理想的短波长发光器件材料。目前，ZnO基发光二极管(LED)有异质结构形式的，如p-SrCu2O2/n-ZnO，这种LED发光波长不可调，也有将电极做在有源区异侧的，这种结构由于电极材料对光的吸收作用，大大限制了发光效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种发光层能带可调，具有量子阱结构，且高发光效率的ZnO基LED。
本发明的ZnO基发光二极管在衬底上自下而上1)先沉积n-ZnO薄膜。2)沉积CdxZn1-xO薄膜。3)沉积p-ZnO薄膜，该步采用Al、N共掺技术。4)第一次光刻，分割出LED小单元。5)第二次用干法刻蚀技术光刻出n-ZnO台阶。6)第三次用lift-off工艺光刻出p型电极。7)第四次用lift-off工艺光刻出n型电极。
本发明方案的ZnO基发光二极管，形成n-ZnO/CdxZn1-xO/p-ZnO单量子阱，将p、n电极制作在有源层同侧，采用背面出光，n-ZnO，p-ZnO制作过程中都采用AlxZn1-x靶材，靶材AlxZn1-x中的x为0＜x＜0.4，CdxZn1-xO中的x为0＜x＜1，p型ZnO中的p型掺杂剂的来源为NH3、N2O、NO、NO2或者N2中的一种或几种，在0-1之间调节CdxZn1-xO的X值改变发光波段，使得到发射紫外光、紫光、绿光或蓝光，本发明的ZnO基发光二极管，所选衬底是玻璃或硅片或蓝宝石或氧化锌。
本发明方案的ZnO基发光二极管其制备方法包括以下步骤如图1所示a)、在衬底(1)上自下而上依次沉积n-ZnO薄膜(2)、CdxZn1-xO基层(3)，p-ZnO薄膜层(4)；b)、然后依次进行光刻，第一次光刻分割出LED单元，第二次光刻出n型台阶，第三次光刻出p电极(5)，第四次光刻出n电极(6)。
第一次光刻中采用的腐蚀液为H3PO4或HCl或HNO3；第二次光刻中采用干法腐蚀气氛为CF4或SF6；n型电极材料为Al或者Ti/Al，p型电极材料为Au或Ti/Au或Ag或Pt。
这种ZnO基发光二极管的优点有1)p、n型ZnO制作过程都采用AlxZn1-x靶材，避免了传统工艺制作p型ZnO时需更换成纯Zn靶这一步骤，不需打开真空室，减少了pn结界面的污染，减少了非辐射复合，提高了发光效率。
2)将电极制作在同侧，可从透明衬底背面采光，克服了传统工艺将电极做在异侧发光效率低的弊端。
3)利用光刻技术分割出小的LED单元，提高了电注入，减少了非辐射复合，减小了漏电流。
4)发光波段可调，同时界面匹配好。
图1为ZnO基发光二极管的结构图。
图2为利用共掺技术生长的p-ZnO薄膜的SIMS分布图。
具体实施例方式
参见附图1，本发明的ZnO基发光二极管在衬底上依次沉积n-ZnO薄膜2，CdxZn1-xO基层3，p-ZnO薄膜层4，然后进行第一、第二、第三、第四次光刻，分别得到分割出的pn结单元，n型ZnO台阶、p型电极5，n型电极6。其中CdxZn1-xO基层中x值在0-1间可调，通过调节x值改变发光波段，可得到发射紫外光、紫光、绿光或蓝光。
本发明中的p-ZnO薄膜可以采用共掺杂技术生长而成的，附图2中给出其SIMS分布图。
权利要求
1.一种ZnO基发光二极管，其特征是形成n-ZnO/CdxZn1-xO/p-ZnO单量子阱，将p、n电极制作在有源层同侧，采用背面出光。
2.按权利要求1所述的ZnO基发光二极管，其特征是所述的n-ZnO，p-ZnO制作过程中都采用AlxZn1-x靶材。
3.按权利要求2所述的ZnO基发光二极管，其特征是所述的靶材AlxZn1-x中的x为0＜x＜0.4；所述的CdxZn1-xO中的x为0＜x＜1。
4.按权利要求1-3中任一所述的ZnO基发光二极管，其特征是所述的p型ZnO中的p型掺杂剂的来源为NH3、N2O、NO、NO2或者N2中的一种或几种。
5.按权利要求1-3任一所述的ZnO基发光二极管，其特征是在0-1之间调节CdxZn1-xO的X值改变发光波段，使得到发射紫外光、紫光、绿光或蓝光。
6.按权利要求1-3任一所述的ZnO基发光二极管，其特征是所选衬底是玻璃或硅片或蓝宝石或氧化锌。
7.一种制备权利要求1所述的ZnO基发光二极管的方法，其特征是包括以下步骤a)、在衬底(1)上自下而上依次沉积n-ZnO薄膜(2)、CdxZn1-xO基层(3)，p-ZnO薄膜层(4)；b)、然后依次进行光刻，第一次光刻分割出LED单元，第二次光刻出n型台阶，第三次光刻出p电极(5)，第四次光刻出n电极(6)。
8.按权利要求7所述的制备方法，其特征是第一次光刻中采用的腐蚀液为H3PO4或HCl或HNO3。
9.按权利要求7所述的制备方法，其特征是第二次光刻中采用干法腐蚀气氛为CF4或SF6。
10.按权利要求7所述的制备方法，其特征是n型电极材料为Al或者Ti/Al，p型电极材料为Au或Ti/Au或Ag或Pt。
全文摘要
本发明的ZnO基发光二极管在衬底上依次沉积n－ZnO薄膜，Cd
文档编号H01L33/00GK1529365SQ20031010798
公开日2004年9月15日 申请日期2003年10月14日 优先权日2003年10月14日
发明者叶志镇, 袁国栋, 黄靖云, 曾昱嘉, 吕建国, 马德伟 申请人:浙江大学