基于枝形环抱电极的可见光通信器件及其制备方法与流程

本发明涉及可见光通信领域，具体涉及一种基于枝形环抱电极的可见光通信器件及其制备方法。

背景技术：

可见光通信器件的发展离不开led的普及和产业升级，白光led是可见光通信系统核心组部分，其必须具有高响应速度，均匀的亮度和足够的出光效率以及相当的稳定性才能使整个系统正常工作运行。不同类型的信息源以二进制比特流的数字形式输入，以“1”、“0”为基础信号，这些信号经过预均衡与编码调制之后可以驱动led发光并进行发光强度调制，由此，将信息源中的电信号转换为高速明暗闪烁的光信号。这些载有数据信息的可见光波段经由可见光探测器中的光电转换可以再次变为电信号，放大后的电信号经过数字解调制、信道解码等信息处理过程后还原为最初的信息源，最后在通信终端的显示设备上呈现。

响应时间短，响应速度快是实现宽带高速通信的基础，led器件应具有良好的线性输入输出关系，对可见光信号线性响应，此外，出光效率与整体器件稳定性也是重要的影响因素。目前普通单芯片led通常采用最为常见的不透明的圆形电极结构，其电流主要集中在圆形电极正下方的局部区域，而电极至有源区有一定距离，当电流还未充分横向扩展时就已经到达有源区，即有源区中发光的区域主要集中在电极下方的部分局部有源区，也就是所谓的电流拥挤效应。因此，led芯片的电极结构很大程度地影响着led芯片的电流均匀扩展情况，改善电极结构，对于减轻电流局部积聚现象是至关重要的。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的首要目的是提供一种基于枝形环抱电极的可见光通信器件及其制备方法。基于该目的，本发明至少提供如下技术方案：

基于枝形环抱电极的可见光通信器件，其包括，衬底、n型gan层、有源层、p型gan层、n电极、p电极、正极以及负极，所述n型gan层设置于所述衬底上，所述有源层设置于所述n型gan层上，所述p型gan层设置于所述有源层上，所述n电极设置于所述n型gan层表面，所述p电极设置于所述p型gan表面，所述正极与所述p电极连接，所述负极与所述n电极连接，所述n电极包括从负极延伸的n主枝电极以及从n主枝电极分叉的n枝形环抱电极；所述p电极包括从正极延伸的p主枝电极以及从p主枝电极分叉的p枝形环抱电极；所述n主枝电极与所述p主枝电极在投影面上延伸为同一直线，所述n枝形环抱电极与所述p枝形环抱电极在投影面上间隔设置。

优选的，所述n枝形环抱电极与所述p枝形环抱电极在其投影面上呈同心圆环状，所述同心圆环具有缺口，所述n主枝电极位于所述p枝形环抱电极的缺口中，所述p主枝电极位于所述n枝形环抱电极的缺口中。

优选的，所述n主枝电极与所述p主枝电极在正投影面上位于同一直线。

优选的，所述p主枝电极的一端为正极，另一端为一枝形环抱电极。

优选的，所述n主枝电极的一端为负极，另一端为一枝形环抱电极。

优选的，所述有源层以及所述p型gan层中设置有开口槽，所述n电极位于所述开口槽中。

优选的，在所述衬底上设置有sio2绝缘层，所述正极设置于所述sio2绝缘层上。

优选的，所述n枝形环抱电极的数量为偶数，所述p枝形环抱电极的数量为奇数。

优选的，所述n电极以及所述p电极的材料为铝铜合金。

基于枝形环抱电极的可见光通信器件的制备方法，其包括如下步骤：

采用mocvd法在衬底上沉积包含有n型gan层、有源层以及p型gan层的外延结构；

刻蚀所述外延结构，形成n型gan台，并在所述有源层以及p型gan层中形成环状开口凹槽，所述环状开口凹槽的一端未连通，与所述开口凹槽未连通的相对一端刻蚀有线状开口凹槽；

沉积sio2绝缘台面，该sio2绝缘台面与所述p型gan层齐平；

在所述开口凹槽中蒸镀n电极，同时在所述p型gan上蒸镀p电极，所述p电极包含在投影方向上位于所述开口凹槽之间的枝形p电极，所述枝形p电极延伸至所述sio2台面。

与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：

本发明的可见光通信器件采用树枝型的p电极以及n电极，且呈环抱状，使得电流更好地在横向传导，提高了电流分布均匀性；铝铜合金电极的使用有效阻止铝的电迁移，同时提升了芯片的稳定性，此外分别位于器件上下层的p型和n型电极由于增多了电流注入点，提高了载流子的注入率，相应的电子空穴对的复合率也得到了很好的提高，发光效率也随之增加，器件的响应速度更快，同时满足了通信和照明的要求。

附图说明

图1是本发明的基于枝形环抱电极的可见光通信器件的剖面示意图。

图2是本发明的基于枝形环抱电极的可见光通信器件的俯视图。

图3是本发明的基于枝形环抱电极的可见光通信器件的立体结构示意图。

附图标记：

1、衬底，2、缓冲层，3、n型gan，4、n电极，5、有源区，6、p型gan，7、p电极，8、正极，9、sio2绝缘层，10、负极。

具体实施方式

下面来对本发明做进一步详细的说明。

如图1-3所示，本发明基于枝形环抱电极的可见光通信器件包括依次层叠的衬底1、缓冲层2、n型gan层3、有源层、p型gan层6、n电极4以及p电极7。缓冲层2设置于衬底1上，n型gan层设置于缓冲层上，有源层设置于n型gan层上，p型层设置于有源层上，n电极设置于n型gan表面，p电极设置于p型gan表面。p电极以及n电极的材料均为铝铜合金。铝铜合金的使用明显可以提高电极的耐电流性能，并且有效阻止铝的电迁移，有效提升器件的稳定性。该实施例中，衬底优选蓝宝石衬底。

有源层以及p型gan层中设置有贯通的开口凹槽，开口凹槽露出n型gan的表面，n电极设置于开口凹槽中，与n型gan接触。

n电极包括负极10、从负极10延伸的n主枝电极以及从n主枝电极分叉的n枝形环抱电极，n枝形环抱电极的数量为偶数，在该实施例中，n枝形环抱电极的数量为2个，n枝形环抱电极为圆环状，且n枝形环抱电极上设置有缺口，n枝形环抱电极与n主枝电极的交点位置(即分叉点)与缺口位置的连线构成圆环的直径，如图1所示。设置n电极以及p电极的厚度为20nm。该厚度的铝铜合金透光率极高，保证了整个器件的出光率。

p电极包括正极8、从正极8延伸的p主枝电极以及从p主枝电极分叉的p枝形环抱电极，p枝形环抱电极的数量为偶数，在该实施例中，p枝形环抱电极的数量为3个，p枝形环抱电极为圆环状，且p枝形环抱电极上设置有缺口，p枝形环抱电极与p主枝电极的交点位置(即分叉点)与缺口位置的连线构成圆环的直径，如图1所示。

由图1可知，n枝形环抱电极与p枝形环抱电极在投影面上为同心圆环状间隔设置。且n主枝电极与p主枝电极在投影面上位于同一直线，n主枝电极的一端为盘状电极，且该盘状电极位于圆环的中心，n主枝电极的另一端为负极10。p主枝电极的一端为正极8，另一端为直径最小的p枝形环抱电极。

在缓冲层的表面设置有sio2绝缘层，sio2绝缘层的形状类似于正极8的形状，且正极8设置于sio2绝缘层上。

由此可见，本发明的p电极及n电极分别设置为树枝型并形成环抱状，能够使电流更好地在横向传导，提高了电流分布的均匀性，并且增加了位于器件上下层的p型和n型电极的注入点，提高了载流子的注入率，电子空穴的复合率也得以提高，发光效率也随之增加，器件的响应速度更快，同时满足了通信和照明的要求。

基于上述可见光通信器件，本发明还公开了一种基于枝形环抱电极的可见光通信器件的制备方法，该方法包括以下步骤：

首先在蓝宝石衬底上用金属有机化学气相沉积法(mocvd)生长出gan外延结构；然后在此外延结构上刻蚀出n型gan平台以及n电极4所在的树枝形多环(以3环示例)区域，用sio2沉积填充预留一个p电极7延伸至正极8所需的绝缘台面(该绝缘台面与p型gan层齐平)，sio2绝缘台面的沉积能够避免在蒸镀p电极时造成短路漏电现象；然后采用电子束蒸发铝铜合金作为n型电极和p型电极，枝形p电极延伸至正极8，枝形n电极延伸至负极10。由此步骤可以得到如图3所示的完整器件。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。