III-V族半导体直流变压器及其形成方法与流程

本发明涉及电流电压变压领域，特别涉及III-V族半导体直流变压器及其形成方法。

背景技术：
现代社会中随着电子技术的发展，直流电的应用范围逐渐扩大，如各种电子设备、LED器件，电动汽车，太阳能电池，燃料电池等，这就牵扯到了直流变压这样一个重要的问题，尤其是直流升压的问题。传统情况下只有交流电能够利用电磁耦合简单可靠的实现变压，现有的直流变压方案一种是先把直流电逆变为交流电，交流变压后，再转换为直流，另一种是采用大量的电力电子器件以及大电感电容等元件通过控制电路的协调实现变换，这两种方案都存在装置复杂，转换效率低，元件众多，体积重量较大，成本高昂等缺点，因此开发一种结构简单，体积重量小巧，工作可靠的直流变压器件，尤其是直流升压的器件就成了一个亟待解决的关键问题。

技术实现要素：
本发明旨在至少解决上述技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一系列结构简单、传输效率高的III-V族半导体直流变压器。本发明还具体提出了一种氮化物半导体直流变压器、一种磷化物半导体直流变压器和一种砷化物半导体直流变压器。本发明的另一目的在于提出一系列III-V族半导体直流变压器的形成方法。本发明提供一种III-V族半导体直流变压器，包括：隔离层，隔离层为透明绝缘介质；形成在隔离层一侧的多个III-V族半导体发光二极管，多个III-V族半导体发光二极管中的至少一部分相互串联，多个III-V族半导体发光二极管用于将电能转换为光能，发出特定颜色的工作光线；形成在隔离层一侧的多个III-V族半导体光电池，多个III-V族半导体光电池中的至少一部分相互串联，多个III-V族半导体光电池吸收特定颜色工作光线，用于将光能转换为电能，其中，III-V族半导体发光二极管与III-V族半导体光电池的工作光线匹配，且隔离层对工作光线透明，III-V族半导体发光二极管的数目与III-V族半导体光电池的数目呈比例以实现直流变压。该III-V族半导体直流变压器还具有耐高压，无电磁辐射，无线圈结构，安全可靠，传输效率高，体积小，寿命长，重量轻，安装维护方便等优点。在本发明的一个实施例中，III-V族半导体发光二极管包括：III-V族半导体有源发光层；形成在III-V族半导体有源发光层的远离隔离层一侧的第一P型接触层；形成在 III-V族半导体有源发光层的接近隔离层一侧的第一N型接触层；形成在第一P型接触层上的第一电极层；以及形成在第一N型接触层上的第二电极层。在本发明的一个实施例中，III-V族半导体光电池包括：III-V族半导体光吸收层；形成在III-V族半导体光吸收层的远离隔离层一侧的第二P型接触层；形成在III-V族半导体光吸收层的接近隔离层一侧的第二N型接触层；形成在第二P型接触层上的第三电极层；以及形成在第二N型接触层上的第四电极层。在本发明的一个实施例中，III-V族半导体直流变压器可为双面结构或单面结构，其中，双面结构的III-V族半导体直流变压器中，III-V族半导体发光二极管与III-V族半导体光电池位于隔离层的不同侧面，工作光线以透射的方式传输；单面结构的III-V族半导体直流变压器中，III-V族半导体发光二极管与III-V族半导体光电池位于隔离层的同一侧面，且呈间隔排布，工作光线以反射的方式传输，其中，隔离层中具有反光结构，反光结构用于将III-V族半导体二极管发出的工作光线导向III-V族半导体光电池。在本发明的一个实施例中，III-V族半导体有源发光层、第一N型接触层、隔离层、第二N型接触层和III-V族半导体光吸收层的材料的折射系数相匹配。在本发明的一个实施例中，III-V族半导体直流变压器还包括：陷光结构，该陷光结构用于将工作光线限定在III-V族半导体直流变压器内。在本发明的一个实施例中，陷光结构包括：位于III-V族半导体有源发光层的远离隔离层一侧的第一反射层；以及位于III-V族半导体光吸收层的远离隔离层一侧的第二反射层。在本发明的一个实施例中，第一反射层和第二反射层为布拉格反射镜或金属全反射镜。在本发明的一个实施例中，III-V族半导体发光二极管之间、III-V族半导体光电池之间，或者III-V族半导体发光二极管和III-V族半导体光电池之间，填充有透明绝缘介质且透明绝缘介质顶部覆盖反光材料；或者，III-V族半导体发光二极管之间、III-V族半导体光电池之间，或者III-V族半导体发光二极管与III-V族半导体光电池之间，填充有反光绝缘介质。具体地，本发明提出一种氮化物半导体直流变压器，其具有如上文描述的结构，其中，氮化物半导体直流变压器的工作光线为蓝紫光，III-V族半导体有源发光层为GaN、InGaN或AlGaInN材料的多量子阱结构，III-V族半导体光吸收层为GaN、InGaN或AlGaInN材料，隔离层为SrTiO3、ZnO、TiO2、Si3N4、SiC、金刚石、GaN、ZrO2、AlN、MgF2、CaF2、CeF2、LiF2、PbF2、Ga2O3、Gd2O3、KTa1-xNbxO3、KTaO3、LiGaO2、LiNbO3、LiTaO3、MgAlO2、MgO、PbWO4、SrxBa1-xNb2O6、YVO4、Ga2O3中的一种及其组合。具体地，本发明提出一种磷化物半导体直流变压器，其具有如上文描述的结构，其中，磷化物半导体直流变压器的工作光线为红黄光，III-V族半导体有源发光层为AlGaInP四元化合物材料的多量子阱结构，III-V族半导体光吸收层为AlGaInP四元化 合物材料，隔离层为绝缘或半绝缘的GaP、AlP、AlAs、ZnS、ZnSe、ZnTe、InP、TiO2、ZrO2、SiO2中的一种及其组合。具体地，本发明提出一种砷化物半导体直流变压器，其具有如上文描述的结构，其中，砷化物半导体直流变压器的工作光线为红外光，III-V族半导体有源发光层为AlGaAs、AlGaInAs、GaAs或InGaAs材料的多量子阱结构，III-V族半导体光吸收层为AlGaAs、AlGaInAs、GaAs或InGaAs材料，隔离层为绝缘或半绝缘的SiO2、ZrO2、TiO2、InAs、Si、GaAs、AlAs、AlGaAs、InP、AlP或GaP中的一种及其组合。本发明提供一种III-V族半导体直流变压器的形成方法，包括步骤：提供第一衬底，并在第一衬底上外延形成III-V族半导体电光转换结构层；提供第二衬底，并在第二衬底上外延形成III-V族半导体光电转换结构层；提供隔离层；将III-V族半导体电光转换结构层从第一衬底上剥离并薄膜转移到隔离层的一侧，并且将III-V族半导体光电转换结构层从第二衬底上剥离并薄膜转移到隔离层的另一侧；对III-V族半导体电光转换结构层刻蚀分割和沉积电极，以形成多个III-V族半导体发光二极管，并对多个III-V族半导体发光二极管进行串联和/或并联；将III-V族半导体光电转换结构层刻蚀分割和沉积电极，以形成多个III-V族半导体光电池，并对多个III-V族半导体光电池进行串联和/或并联。该方法制备的III-V族半导体直流变压器为双面结构，该方法工艺简单成熟，适于大规模生产。本发明提供另一种III-V族半导体直流变压器的形成方法，包括步骤：提供衬底，衬底对III-V族半导体直流变压器的工作光线透明；在衬底的一个表面外延形成III-V族半导体电光转换结构层；在衬底的另一个表面外延形成III-V族半导体光电转换结构层；对III-V族半导体电光转换结构层刻蚀分割和沉积电极，以形成多个III-V族半导体发光二极管，并对多个III-V族半导体发光二极管进行串联和/或并联；将III-V族半导体光电转换结构层刻蚀分割和沉积电极，以形成多个III-V族半导体光电池，并对多个III-V族半导体光电池进行串联和/或并联。该方法制备的III-V族半导体直流变压器同为双面结构，其优点在于无需衬底，直接在隔离层两侧外延生长形成器件。本发明提供另一种III-V族半导体直流变压器的形成方法，包括步骤：提供衬底；在衬底上外延形成III-V族半导体电光转换结构层；对III-V族半导体电光转换结构层刻蚀分割和沉积电极，以形成多个III-V族半导体发光二极管，并对多个III-V族半导体发光二极管进行串联和/或并联；在III-V族半导体电光转换结构层上外延形成隔离层；在隔离层上形成III-V族半导体光电转换结构层；将III-V族半导体光电转换结构层刻蚀分割和沉积电极，以形成多个III-V族半导体光电池，并对多个III-V族半导体光电池进行串联和/或并联。该方法制备的III-V族半导体直流变压器同为双面结构，其优点在于无需剥离工艺，直接在外延生长形成器件的各个层次。本发明提供另一种III-V族半导体直流变压器的形成方法，包括步骤：提供第一衬底，并在第一衬底上外延形成III-V族半导体电光转换结构层；在III-V族半导体电光转换结构层上外延形成隔离层；提供第二衬底，并在第二衬底上外延形成III-V族半导体光电转换结构层；将III-V族半导体光电转换结构层从第二衬底上剥离并薄膜转移到隔离层之上；对III-V族半导体电光转换结构层刻蚀分割和沉积电极，以形成多个III-V族半导体发光二极管，并对多个III-V族半导体发光二极管进行串联和/或并联；将III-V族半导体光电转换结构层刻蚀分割和沉积电极，以形成多个III-V族半导体光电池，并对多个III-V族半导体光电池进行串联和/或并联。该方法制备的III-V族半导体直流变压器同为双面结构，适用于隔离层比较薄，且隔离层是非晶材料无法继续外延生长的情况。本发明提供另一种III-V族半导体直流变压器的形成方法，包括步骤：提供衬底，衬底对III-V族半导体直流变压器的工作光线透明，并且衬底中具有反光结构，反光结构用于将III-V族半导体二极管发出的工作光线导向III-V族半导体光电池；在衬底上的多个区域外延形成多个III-V族半导体发光二极管；在衬底上的其他多个区域外延形成多个III-V族半导体光电池，其中，多个III-V族半导体发光二极管与多个III-V族半导体光电池呈间隔排布；对多个III-V族半导体发光二极管进行串联和/或并联，以及对多个III-V族半导体光电池进行串联和/或并联。该方法制备的III-V族半导体直流变压器为单面结构。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。附图说明本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中，图1为本发明III-V族半导体直流变压器的工作原理图；图2是根据本发明一个实施例的双面结构的III-V族半导体直流变压器的示意图；图3是根据本发明一个实施例的单面结构的III-V族半导体直流变压器的示意图；图4是根据本发明一个实施例的III-V族半导体直流变压器的形成方法的示意图；图5是根据本发明另一个实施例的III-V族半导体直流变压器的形成方法的示意图；图6是根据本发明另一个实施例的III-V族半导体直流变压器的形成方法的示意图；图7是根据本发明另一个实施例的III-V族半导体直流变压器的形成方法的示意图；以及图8是根据本发明另一个实施例的III-V族半导体直流变压器的形成方法的示意图。具体实施方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。为使本领域技术人员更好地理解本发明的III-V族半导体直流变压器及其形成方法，先结合图1对本发明的原理进行简要阐述。图1为本发明III-V族半导体直流变压器的工作原理示意图。如图1所示：III-V族半导体直流变压器的输入端串联了多个III-V族半导体发光二极管，其输出端串联了多个III-V族半导体光电池。在每个III-V族半导体发光二极管上输入直流电压V1，以在III-V族半导体发光二极管中注入载流子复合产生光子，光子传输至III-V族半导体光电池，以在III-V族半导体光电池中激发产生不同的载流子，并通过内建电场分离，每个III-V族半导体光电池上输出直流电压V2，从而利用光波实现能量传输。需要指出的是，III-V族半导体发光二极管与III-V族半导体光电池的工作光线应当匹配，此时器件的电光-光电能量转换效率较高，变压过程中的能损较少。在该能量传输过程中，一方面，V1和V2的数值取决于III-V族半导体发光二极管和III-V族半导体光电池的材料特性参数，如材料种类、应变特性、禁带宽度、掺杂浓度等，故通过调节相应的特性参数以实现能量转换效率最优化；另一方面，通过在输入端和输出端分别串联不同数目的III-V族半导体发光二极管和III-V族半导体光电池，利用二者的数目比例实现直流变压。例如，假设III-V族半导体发光二极管为m个，III-V族半导体光电池为n个，则输出总电压/输入总电压＝(n*V2)/(m*V1)。需要说明的是，图1所示实施例的III-V族半导体直流变压器的输入端的III-V族半导体发光二极管和输出端的III-V族半导体光电池还可以根据实际情况灵活地进行串并联连接。下面参考附图描述根据本发明实施例的III-V族半导体直流变压器及其形成方法。图2是根据本发明一个实施例的双面结构的III-V族半导体直流变压器的示意图。如图2所示，根据本发明一个实施例的III-V族半导体直流变压器包括：多个III-V 族半导体发光二极管1、多个III-V族半导体光电池2和隔离层3。其中，多个III-V族半导体发光二极管1形成在隔离层3一侧，用于将电能转换为光能，发出特定颜色的工作光线，并且多个III-V族半导体发光二极管1中的至少一部分相互串联。具体地，每个III-V族半导体发光二极管1包括：III-V族半导体有源发光层101；形成在III-V族半导体有源发光层101的远离隔离层3一侧的第一P型接触层102；形成在III-V族半导体有源发光层101的接近隔离层3一侧的第一N型接触层103；形成在第一P型接触层102上的第一电极层104；以及形成在第一N型接触层103上的第二电极层105。需要指出的是，III-V族半导体发光二极管1的结构细节可以多种形式，例如，还可以在增加P型限制层和N型接触层等，或者采用多量子阱的结构。本发明的实施例仅示出III-V族半导体发光二极管1的最基础的结构形式，本领域技术人员可以根据具体情况灵活设计具体细节。多个III-V族半导体光电池2形成在隔离层3另一侧，吸收特定颜色工作光线，用于将光能转换为电能，并且多个III-V族半导体光电池2中的至少一部分相互串联。具体地，每个III-V族半导体光电池2包括：III-V族半导体光吸收层201；形成在III-V族半导体光吸收层201的远离隔离层3一侧的第二P型接触层202；形成在III-V族半导体光吸收层201的接近隔离层3一侧的第二N型接触层203；形成在第二P型接触层202上的第三电极层204；以及形成在第二N型接触层203上的第四电极层205。需要指出的是，III-V族半导体光电池2的结构细节可以多种形式，例如，III-V族半导体光吸收层201可以具有有源吸收层、PN结构、PIN结构，多量子阱结构等多种形式。本发明的实施例仅示出III-V族半导体光电池2的最基础的结构形式，本领域技术人员可以根据具体情况灵活设计具体细节。需要指出的是，III-V族半导体发光二极管1与III-V族半导体光电池2的工作光线匹配，并且二者数目成比例以实现直流变压。隔离层3由对工作光线透明的透明绝缘介质材料制成。该III-V族半导体直流变压器还具有耐高压，无电磁辐射，无线圈结构，安全可靠，传输效率高，体积小，寿命长，重量轻，安装维护方便等优点。根据本发明的实施例的III-V族半导体直流变压器，除了可以为如图2所示的双面结构之外，还可以为图3所示的单面结构的形式。单面结构和双面结构的III-V族半导体直流变压器的效果并无不同，可以根据实际安装环境的需要灵活选用。图3是根据本发明一个实施例的单面结构的III-V族半导体直流变压器的示意图。如图3所示，多个III-V族半导体发光二极管1、多个III-V族半导体光电池2位于隔离层3的同一侧面，并且呈间隔排布。该单面结构的III-V族半导体直流变压器的隔离层3中具有反光结构301，该反光结构用于将III-V族半导体二极管1发出的工作光线导向III-V族半导体光电池2。此外，为了获得良好的光电能量转换效率，应当避免工作光线在传播时在各层界面处发生全反射现象。由于当且仅当光线从折射系数较大的材料进入折射系数较小的材料时 发生全反射，故只须沿着光的传播方向上各层折射系数适当匹配即可避免全反射的发生。在本发明一个优选实施例中，沿着工作光线传输路径的各层材料的折射系数匹配。具体地，III-V族半导体有源发光层101、第一N型接触层103、隔离层3、第二N型接触层203和III-V族半导体光吸收层201的折射系数相近似或者小幅递增。在本发明上述实施例中，优选地，根据本发明的实施例的III-V族半导体直流变压器可以进一步包括：陷光结构，该陷光结构用于将工作光线限定在所述III-V族半导体直流变压器内，减少光射出带来的能量损耗，提高传输效率。可选地，陷光结构可以是位于III-V族半导体有源发光层101的远离隔离层3一侧的第一反射层；以及位于III-V族半导体光吸收层201的远离隔离层3的第二反射层。换言之，第一反射层和第二反射层位于III-V族半导体有源发光层101和III-V族半导体光吸收层201的两侧，可以将光限定在变压器内部不泄露出，有利于减低能量损耗、提高传输效率。优选地，第一反射层和第二反射层可通过布拉格反射镜或金属全反射镜来实现。在本发明上述实施例中，优选地，双面结构III-V族半导体直流变压器的多个III-V族半导体发光二极管1之间以及多个III-V族半导体光电池之间，或者单面结构III-V族半导体直流变压器的多个III-V族半导体发光二极管和多个III-V族半导体光电池之间，可以填充透明绝缘介质且透明绝缘介质顶部覆盖反光材料；或者，直接填充有反光绝缘介质。两种填充方法都能有效地使工作光线限制在III-V族半导体直流变压器中。本发明提出的III-V族半导体直流变压器可以根据材料的不同大致分为三类：氮化物半导体直流变压器、磷化物半导体直流变压器和砷化物半导体直流变压器。根据本发明的氮化物半导体直流变压器具有上文的III-V族半导体直流变压器结构，其工作光线为蓝紫光。其中，III-V族半导体有源发光层101为GaN、InGaN或AlGaInN材料的多量子阱结构；III-V族半导体光吸收层201为ZnO、ZnSe、ZnTe、SiC、GaN、InGaN或AlGaInN材料材料，其中优选的为GaN、InGaN或AlGaInN；隔离层3为SrTiO3、ZnO、TiO2、Si3N4、SiC、金刚石、GaN、ZrO2、AlN、MgF2、CaF2、CeF2、LiF2、PbF2、Ga2O3、Gd2O3、KTa1-xNbxO3、KTaO3、LiGaO2、LiNbO3、LiTaO3、MgAlO2、MgO、PbWO4、SrxBa1-xNb2O6、YVO4、Ga2O3中的一种及其组合。根据本发明的磷化物半导体直流变压器具有上文的III-V族半导体直流变压器结构，其工作光线为红黄光。其中，III-V族半导体有源发光层101为AlGaInP四元化合物材料的多量子阱结构；III-V族半导体光吸收层201为AlGaInP四元化合物或InGaP材料，其中优选的为AlGaInP四元化合物材料；隔离层3为绝缘或半绝缘的GaP、AlP、AlAs、ZnS、ZnSe、ZnTe、InP、TiO2、ZrO2、SiO2中的一种及其组合。其中，优选地，隔离层选用高电阻率半绝缘的GaP。根据本发明的砷化物半导体直流变压器具有上文的III-V族半导体直流变压器结构，其工作光线为红外光。其中，III-V族半导体有源发光层101为AlGaAs、AlGaInAs、GaAs或InGaAs材料的多量子阱结构；III-V族半导体光吸收层201为Si、CdS、CuInGaSe、CdTe、AlGaAs、AlGaInAs、GaAs或InGaAs材料，其中优选的为AlGaAs、 AlGaInAs、GaAs或InGaAs材料；隔离层3为绝缘或半绝缘的SiO2、ZrO2、TiO2、InAs、Si、GaAs、AlAs、AlGaAs、InP、AlP或GaP中的一种及其组合。其中，优选地，隔离层选用高电阻率半绝缘的GaAs或GaP。图4为根据本发明一个实施例的III-V族半导体直流变压器的形成方法的示意图。如图4所示，为本发明的一种双面结构的III-V族半导体直流变压器的形成方法的流程图，该方法可以制备上文所述的双面结构的III-V族半导体直流变压器。该方法包括步骤：S101.提供第一衬底001，并在第一衬底001上外延形成III-V族半导体电光转换结构层10。在本发明的一个实施例中，III-V族半导体电光转换结构层10由下至上依次包括第一N型接触层103、III-V族半导体有源发光层101和第一P型接触层102。需要说明的是，此处仅示出最基础的结构形式，本领域技术人员可以根据具体情况灵活设计具体细节。S102.提供第二衬底002，并在第二衬底002上外延形成III-V族半导体光电转换结构层20。在本发明的一个实施例中，III-V族半导体光电转换结构层20由下至上依次包括第二N型接触层203、III-V族半导体光吸收层201和第二P型接触层202。需要说明的是，此处仅示出最基础的结构形式，本领域技术人员可以根据具体情况灵活设计具体细节。S103.提供隔离层3，隔离层3的材料为对工作光线透明的绝缘介质。将III-V族半导体电光转换结构层10从第一衬底001上剥离并薄膜转移至隔离层3的一侧，并将III-V族半导体光电转换结构层20从第二衬底002上剥离并薄膜转移至隔离层3的另一侧。S104.对III-V族半导体电光转换结构层10刻蚀分割和沉积电极。具体地，沉积第一电极层106和第二电极层107，以形成多个III-V族半导体发光二极管1，然后利用平面金属化工艺将III-V族半导体发光二极管1进行串联和/或并联。S105.对III-V族半导体光电转换结构层20刻蚀分割和沉积电极。具体地，沉积第三电极层204和第四电极层205，以形成多个III-V族半导体光电池2，然后利用平面金属化工艺将III-V族半导体光电池2进行串联和/或并联。通过上述方法制备的III-V族半导体直流变压器为双面结构，该方法工艺简单成熟，适于大规模生产。以及，需要说明的是，上述形成方法中，步骤S102和S103，步骤S104和S105的顺序可以调换，两种方式并无本质差别。在本发明的一些优选实施例中，第一衬底、第二衬底和隔离层可能为同一种材料，此时，可以免去在衬底上分别外延生长随后薄膜转移的步骤，直接先后在两面抛光的隔离层3上外延生长。为此，本发明提出另一种双面结构的III-V族半导体直流变压器的形成方法，可以制备上文中的双面结构的III-V族半导体直流变压器。该两面外延的III-V族半导体直流变压器形成方法的流程图如图5所示，包括步骤：S201.提供衬底，该衬底对工作光线透明，在最终成型的III-V族半导体直流变压器 中相当于隔离层3。衬底的两个侧面均做抛光处理，可用于双面外延生长。S202.在衬底的一个侧面上外延形成III-V族半导体电光转换结构层10。S203.在衬底的另一个侧面上外延形成III-V族半导体光电转换结构层20。S204.对III-V族半导体电光转换结构层10刻蚀分割和沉积电极，具体地，沉积第一电极层106和第二电极层107，以形成多个III-V族半导体发光二极管1，然后利用平面金属化工艺将III-V族半导体发光二极管1进行串联和/或并联。S205.对III-V族半导体光电转换结构层20刻蚀分割和沉积电极。具体地，沉积第三电极层204和第四电极层205，以形成多个III-V族半导体光电池2，然后利用平面金属化工艺将III-V族半导体光电池2进行串联和/或并联。上述形成方法的优点在于无需牺牲其他生长衬底，直接在隔离层3两侧外延生长形成器件，节约物料成本。以及，需要说明的是，上述形成方法中，步骤S204和步骤S205的顺序可以调换，两种方式并无本质差别。在本发明的一些优选实施例中，隔离层的厚度可能较薄，此时，可以免去在衬底上分别外延生长随后薄膜转移到隔离层上的步骤，直接先后外延形成器件的各层结构。为此，本发明提出另一种双面结构的III-V族半导体直流变压器的形成方法，可以制备上文的双面结构的III-V族半导体直流变压器。该完全通过外延生长的III-V族半导体直流变压器形成方法的流程图如图6所示，包括步骤：S301.提供衬底。S302.衬底上外延形成III-V族半导体电光转换结构层10。S303.对III-V族半导体电光转换结构层10刻蚀分割和沉积电极，具体地，沉积第一电极层106和第二电极层107，以形成多个III-V族半导体发光二极管1，利用平面金属化工艺将III-V族半导体发光二极管1进行串联和/或并联。S304.在III-V族半导体电光转换结构层10上外延形成隔离层3。S305.在隔离层3上形成III-V族半导体光电转换结构层20。S306.将III-V族半导体光电转换结构层20刻蚀分割和沉积电极，具体地，沉积第三电极层204和第四电极层205，以形成多个III-V族半导体光电池2，利用平面金属化工艺将III-V族半导体光电池2进行串联和/或并联。该形成方法的优点在于无需有薄膜转移的过程，适用于隔离层3较薄的情况。以及，需要说明的是，上述形成方法中，步骤S302至S303和步骤S305至S306的顺序可以调换，两种方式并无本质差别。如图6所示的通过外延方式生长隔离层的III-V族半导体直流变压器形成方法中，在某些情况下隔离层材料为多晶材料，不利于进一步在隔离层顶部外延生长，此时可以对形成方法进行改进。外延形成隔离层之后利用薄膜转移工艺完成隔离层顶部结构的形成。该III-V族半导体直流变压器形成方法的流程图如图7所示，包括步骤：S401.提供第一衬底001，并在第一衬底001上外延形成III-V族半导体电光转换结构层10。S402.在III-V族半导体电光转换结构层10上外延形成隔离层3。S403.提供第二衬底002，并在第二衬底002上外延形成III-V族半导体光电转换结构层20。S404.将III-V族半导体光电转换结构层20从第二衬底002上剥离并薄膜转移至隔离层3之上。S405.对III-V族半导体电光转换结构层10刻蚀分割和沉积电极，具体地，沉积第一电极层106和第二电极层107，以形成多个III-V族半导体发光二极管1，利用平面金属化工艺将III-V族半导体发光二极管1进行串联和/或并联。S406.将III-V族半导体光电转换结构层20刻蚀分割和沉积电极，具体地，沉积第三电极层204和第四电极层205，以形成多个III-V族半导体光电池2，利用平面金属化工艺将III-V族半导体光电池2进行串联和/或并联。需要说明的是，该形成方法中，部分步骤的顺序可以调换，例如也可以先在外延生长III-V族半导体光电转换结构层20和隔离层3，然后再薄膜转移加III-V族半导体电光转换结构层10，以上生长两种方式并无本质差别。以及，步骤S405与步骤S406的顺序可以调换，两种方式并无本质差别。图8为根据本发明一个实施例单面结构III-V族半导体直流变压器的形成方法的示意图。如图8所示，本发明的一种单面结构的III-V族半导体直流变压器的形成方法，包括步骤：S501.提供衬底3。衬底3对III-V族半导体直流变压器的工作光线透明，除支撑器件之外，也起到隔离层的作用。其中，衬底3中具有反光结构301，反光结构301用于将III-V族半导体二极管1发出的工作光线导向III-V族半导体光电池2。S502.通过掩膜等工艺，在衬底3上的多个区域外延形成多个III-V族半导体发光二极管1。S503.通过掩膜等工艺，在衬底3上的其他多个区域外延形成多个III-V族半导体光电池2，其中，多个III-V族半导体发光二极管1与多个III-V族半导体光电池2呈间隔排布。S504.用平面金属化工艺将多个III-V族半导体发光二极管1进行串联和/或并联，以及将多个III-V族半导体光电池2进行串联和/或并联。需要说明的是，图8所示的单面结构的III-V族半导体直流变压器的形成方法中，步骤S502和步骤S503的顺序可以调换，两种方式并无本质差别。在上述多种III-V族半导体直流变压器的形成方法中，优选地，还包括步骤：形成陷光结构。可选地，陷光结构可为在P型接触层104与第一电极层106之间形成第一反射层108；以及在III-V族半导体光吸收层201与第三电极层204之间形成第二反射层206。其中第一反射层108和第二反射层206用于将光限定在变压器内部不泄露出，可以减低能量损耗、提高传输效率。优选地，第一反射层108和第二反射层206可通过布拉格反射镜或金属全反射镜来实现。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。