获得的InGaN/GaN多量子阱单纳米柱LED器件其1-V特性曲线和电致发光谱如图16和图17所示。
[0072]实施例2
[0073]本InGaN/GaN多量子阱单纳米柱LED器件，由实施例1的方法制得，区别在于:器件基片为石英，器件绝缘层为S1jl，厚度为50nm，InGaN/GaN量子阱有源层的周期数为15个，In组分为0.35，发光波长为550nm，ρ型GaN层的厚度为300nm，η型GaN层的厚度为1.5 μ m，制得的纳米柱的直径为500nm，长度为3.5 μ m，金属电极膜层为电子蒸发沉积获得的Ni/Au/Ti/Au四层金属膜，厚度为500nm，Pt电极的尺寸为400nmX 400nm，沉积高度为500nmo
[0074]实施例3
[0075]本InGaN/GaN多量子阱单纳米柱LED器件，由实施例1的方法制得，区别在于:器件基片为PDMS，器件绝缘层为S1jl，厚度为200nm，InGaN/GaN量子阱有源层的周期数为12个，In组分为0.12，发光波长为430nm，ρ型GaN层的厚度为400nm，η型GaN层的厚度为3 μ m，制得的纳米柱的直径为70nm，长度为0.8 μ m，金属电极膜层为电子蒸发沉积获得的Ti/Au双层金属膜，厚度为200nm，Pt电极的尺寸为200nmX 200nm，沉积高度为200nm。
【主权项】
1.一种InGaN/GaN多量子阱单纳米柱LED器件，包括 器件基片； 沉积在器件基片上的器件绝缘层； 沉积在器件绝缘层上的金属电极膜层； 其特征在于:所述金属电极膜层表面光刻出一条或多条纵横的沟槽将金属电极膜分割成多个互相隔离的区域，还包括至少一根InGaN/GaN多量子阱纳米柱，所述InGaN/GaN多量子阱纳米柱至少包括在蓝宝石衬底上依次生长的η型GaN层，InxGa1 xN/GaN量子阱有源层和P型GaN层，所述沟槽的宽度小于整根InGaN/GaN多量子阱纳米柱的长度，所述InGaN/GaN多量子阱纳米柱横跨于沟槽，两端的η型GaN层和ρ型GaN层距离两个不同隔离区域的金属电极膜的距离在10nm以内或直接接触两个不同隔离区域的金属电极膜，且中间的InxGa1 xN/GaN量子阱有源层与金属电极膜隔离，在InGaN/GaN多量子阱纳米柱两端与金属电极膜接触的部位通过聚焦离子束系统二次沉积金属电极形成欧姆接触。2.根据权利要求1所述的InGaN/GaN多量子阱单纳米柱LED器件，其特征在于:所述InxGa1 xN/GaN量子阱有源层的周期数为10?15个，所述x范围:0.12彡x彡0.35，发光波长在430?550nm，ρ型GaN层的厚度300?500nm，η型GaN层的厚度1.5?3 ym。3.根据权利要求1所述的InGaN/GaN多量子阱单纳米柱LED器件，其特征在于:所述InGaN/GaN多量子阱纳米柱的直径为70?500nm，长度为0.8?3.5 μ m。4.根据权利要求1所述的InGaN/GaN多量子阱单纳米柱LED器件，其特征在于:所述器件基片为具有良好表面平整度的材料，包括硬质材料和柔性材料。5.根据权利要求1所述的InGaN/GaN多量子阱单纳米柱LED器件，其特征在于:所述器件绝缘层为S12层或Si 3C4层，厚度为50?lOOOnm。6.根据权利要求1所述的InGaN/GaN多量子阱单纳米柱LED器件，其特征在于:所述金属电极膜层为电子蒸发沉积获得的Ni/Au或Ti/Au双层或多层金属膜，厚度为10?500nm。7.根据权利要求1所述的InGaN/GaN多量子阱单纳米柱LED器件，其特征在于:所述二次沉积的金属电极为Pt电极，尺寸为200-500nmX200-500nm，沉积高度为200_500nm。8.一种InGaN/GaN多量子阱单纳米柱LED器件的制备方法，其步骤包括: A、制备InGaN/GaN多量子阱纳米柱，并分散在溶剂中得到纳米柱悬浊液，制得的InGaN/GaN多量子阱纳米柱至少包括在蓝宝石衬底上依次生长的η型GaN层，InxGa1 xN/GaN量子阱有源层和P型GaN层； B、选取具有良好表面平整度的器件基片，清洗器件基片:采用丙酮、酒精、去离子水依次超声清洗，每个步骤各3?5分钟； C、在器件基片上采用等离子增强化学气相沉积法沉积一层介质膜绝缘层； D、在器件绝缘层上旋涂上光刻胶，紫外曝光制作出图形； E、将完成光刻的样品放入电子束蒸发台内，在光刻胶上蒸镀一层金属电极膜层，将镀膜后的样品中置于丙酮溶液中浸泡，并辅以超声清洗，使光刻胶上的图形转移到金属电极膜上，在金属电极膜上形成沟槽； F、将纳米柱悬浊液滴在样品的金属电极膜层上，然后烘烤，将纳米柱悬浊液的溶剂蒸干，使得纳米柱分散在基底上； G、将样品放入聚焦离子束系统，选择合适的InGaN/GaN多量子阱纳米柱，在其两端与金属电极膜接触的部位离子束轰击二次沉积金属电极，其中合适的InGaN/GaN多量子讲纳米柱是指:InGaN/GaN多量子讲纳米柱横跨沟槽，两端的η型GaN层和ρ型GaN层离金属电极膜的距离在10nm以内或直接接触金属电极膜，并且中间的InxGa1 xN/GaN量子阱有源层与金属电极膜隔离，二次沉积的金属电极是为了连接P型GaN层/n型GaN层与样品的金属电极膜，其大小以能覆盖P型GaN层/n型GaN层顶端且不越过ρ型GaN层/n型GaN层为准； H、将样品置于快速退火炉中，在氧气环境下退火。9.根据权利要求8所述的InGaN/GaN多量子阱单纳米柱LED器件的制备方法，其特征在于:所述步骤A是通过以下步骤实现的: Al、在发光波长为430?550nm的InGaN/GaN多量子阱LED基片上生长一层绝缘层，将PMMA胶和紫外固化胶依次旋涂在绝缘层表面； A2、利用紫外软纳米压印技术，使用软模板在紫外固化胶上形成全面积的有序纳米柱阵列； A3、利用反应离子束刻蚀技术，通入01匕和02的混合气体刻蚀紫外固化胶的残余层，然后以紫外固化胶为掩膜，利用RIE技术，通入02对PMMA层进行刻蚀，将纳米柱阵列结构转移至PMMA层； A4、采用电子束蒸发技术，在PMMA层上蒸镀Ni金属膜层，随后将样品置于丙酮溶液浸泡或者超声剥离，剥离PMMA层从而得到大面积有序的金属纳米柱阵列； A5、采用RIE技术，以金属纳米柱为掩模，通入CHFjP O 2的混合气体，各向异性刻蚀绝缘层，将金属纳米阵列结构转移至绝缘层上； A6、采用ICP技术，以绝缘层纳米柱为掩模，通入CljP Ar的混合气体，各向异性刻蚀ρ型氮化镓层、InxGa1 XN/GaN量子讲有源层、η型氮化镓层，形成贯穿ρ型氮化镓层、InxGa1 ΧΝ/GaN量子阱有源层，深至η型氮化镓层的纳米柱阵列，将样品放置在无机酸、碱溶液水浴去除刻蚀损伤，然后去除残余的绝缘层； Α7、将获得的样品置于溶液中，采用超声法将纳米柱从衬底机械剥离，从而分散在溶剂中形成纳米柱悬浊液。10.根据权利要求8所述的InGaN/GaN多量子阱单纳米柱LED器件的制备方法，其特征在于:所述步骤E中的金属电极膜层为Ni/Au或Ti/Au双层或多层膜，所述步骤G中二次沉积的金属电极为Pt电极。
【专利摘要】本发明公开了一种InGaN/GaN多量子阱单纳米柱LED器件，InGaN/GaN多量子阱纳米柱两端的n型GaN层和p型GaN层离金属电极膜的距离在100nm以内或直接接触金属电极膜，且中间的InxGa1-xN/GaN量子阱有源层与金属电极膜隔离，在InGaN/GaN多量子阱纳米柱两端与金属电极膜接触的部位通过聚焦离子束系统二次沉积金属电极形成欧姆接触。本发明方法的主要特点是使用紫外光光刻和聚焦离子束二次沉积形成纳米柱的欧姆接触，使用该方法能够显著提高电极与纳米柱的对准精度和制备成功率，以及在制备电极的同时，不损伤InGaN/GaN多量子阱，从而实现较好的金属半导体接触，提高电注入的电流密度从而增加发光亮度。该方法适用于制备单纳米柱InGaN/GaN发光二极管，尤其适用于尺度小于紫外光光刻极限的纳米器件。
【IPC分类】H01L33/36, H01L33/00, H01L33/32, H01L33/06
【公开号】CN105206727
【申请号】CN201510645324
【发明人】刘斌, 智婷, 张 荣, 陶涛, 谢自力, 郭旭, 葛海雄, 陈鹏, 陈敦军, 韩平, 施毅, 郑有炓
【申请人】南京大学
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年10月8日