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具有復(fù)合透明導(dǎo)電層的發(fā)光二極管及其制備方法與流程

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具有復(fù)合透明導(dǎo)電層的發(fā)光二極管及其制備方法與流程

技術(shù)特征:
1.一種發(fā)光二極管,包括三族氮化物外延層(101,102,103,104)、復(fù)合透明導(dǎo)電層(105,106)、透明鈍化層(107)以及金屬電極(108,109),其中:所述復(fù)合透明導(dǎo)電層位于所述三族氮化物外延層與所述透明鈍化層之間;所述復(fù)合透明導(dǎo)電層由高價(jià)金屬原子摻雜的氧化鈦層(TiO2:Mx+)(105)與氧化銦錫層(ITO,In2O3:Sn)(106)組成;所述摻雜氧化鈦層(105)形成于所述三族氮化物外延層上,所述氧化銦錫層(106)覆蓋在所述摻雜氧化鈦層(105)上并與所述摻雜氧化鈦層形成凸凹鑲嵌的復(fù)合多層結(jié)構(gòu);所述摻雜氧化鈦層(105)和所述氧化銦錫層(106)在空間上呈周期性排列,構(gòu)成二維光子晶體結(jié)構(gòu);以及所述透明鈍化層(107)為具有1.7的折射率以及200納米的厚度的氮氧化硅鈍化層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管,其中,所述三族氮化物外延層包括:襯底(101);N型三族氮化物半導(dǎo)體層(102),所述N型三族氮化物半導(dǎo)體層形成于所述襯底(101)上;三族氮化物半導(dǎo)體多量子阱層(103),所述多量子阱層形成于所述N型三族氮化物半導(dǎo)體層(102)上;和P型三族氮化物半導(dǎo)體層(104),所述P型三族氮化物半導(dǎo)體層形成于所述三族氮化物半導(dǎo)體多量子阱層(103)上。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管,其中,所述P型三族氮化物半導(dǎo)體層(104)包括InGaN應(yīng)變層或者InGaN/GaN應(yīng)變超晶格層,使得所述P型三族氮化物半導(dǎo)體層(104)與形成于其上的所述復(fù)合透明導(dǎo)電層(105)形成歐姆接觸。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管,其中,所述摻雜氧化鈦層(105)具有無(wú)序島狀結(jié)構(gòu)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光二極管,其中,所述摻雜氧化鈦層(105)的無(wú)序島狀結(jié)構(gòu)包括為球形、半球形、橢球形、錐形、柱形中的任意一種的幾何形狀,并且所述幾何形狀的尺寸在0.05*λ至1*λ之間,其中λ為所述發(fā)光二極管的主波長(zhǎng)。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光二極管,其中,所述摻雜氧化鈦層(105)中摻雜的所述高價(jià)金屬原子包括鈮、鉭、鉬、鎢中的至少一種以及它們的任意組合,所述高價(jià)金屬原子的價(jià)態(tài)為+5或者+6。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光二極管,其中,所述摻雜氧化鈦層(105)的折射率與所述三族氮化物外延層的折射率相近。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)光二極管,其中,所述摻雜氧化鈦層(105)為銳鈦礦型晶體結(jié)構(gòu)。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管,其中,晶格常數(shù)在100納米至1微米之間。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管,其中,所述二維光子晶體結(jié)構(gòu)的晶格類型為正方晶格、三角晶格或蜂窩晶格。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管,其中,所述二維光子晶體結(jié)構(gòu)為光子準(zhǔn)晶體。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)光二極管,其中,所述光子準(zhǔn)晶體為五重對(duì)稱、八重對(duì)稱、十重對(duì)稱和十二重對(duì)稱中的任一種。13.一種用于制備根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管的方法,包括以下步驟:通過(guò)金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積形成所述三族氮化物外延層(101,102,103,104);在所述三族氮化物外延層(101,102,103,104)上形成所述復(fù)合透明導(dǎo)電層(105,106);和通過(guò)等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積形成所述透明鈍化層(107)。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法,其中,所述形成三族氮化物外延層的步驟包括在襯底(101)上依次外延生長(zhǎng)N型三族氮化物半導(dǎo)體層(102)、三族氮化物半導(dǎo)體多量子阱層(103)和P型三族氮化物半導(dǎo)體層(104)。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法,還包括以下步驟:在形成所述三族氮化物外延層之后通過(guò)紫外光刻限定P型臺(tái)面區(qū)域;通過(guò)感應(yīng)耦合等離子體刻蝕來(lái)去除所述P型三族氮化物半導(dǎo)體層(104)和所述三族氮化物半導(dǎo)體多量子阱層(103)的未被覆蓋光刻膠的部分,直至露出所述N型三族氮化物半導(dǎo)體層(102);在形成所述復(fù)合透明導(dǎo)電層(105,106)之后,在所述N型三族氮化物半導(dǎo)體層(102)和所述氧化銦錫層(106)上分別蒸 鍍N金屬電極(109)和P金屬電極(108);和在形成所述透明鈍化層(107)之后,通過(guò)圖形掩蔽和腐蝕去除所述金屬電極(108,109)上的透明鈍化層。16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法,其中,所述P型三族氮化物半導(dǎo)體層(104)的表面生長(zhǎng)有InGaN應(yīng)變層或者InGaN/GaN應(yīng)變超晶格層。17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法,所述形成復(fù)合透明導(dǎo)電層的步驟包括以下步驟:通過(guò)射頻磁控濺射在所述三族氮化物外延層上沉積所述氧化鈦層(105);使用Ar原子轟擊所述氧化鈦層(105),使得所述氧化鈦層的表面形成納米柱狀結(jié)構(gòu);在所述氧化鈦層(105)上濺射沉積氧化銦錫透明薄膜,從而形成所述氧化銦錫層(106);和對(duì)所述氧化鈦層(105)和所述氧化銦錫層(106)進(jìn)行退火,從而形成所述復(fù)合透明導(dǎo)電層(105,106)。18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法,所述形成復(fù)合透明導(dǎo)電層的步驟包括以下步驟:通過(guò)射頻磁控濺射在所述三族氮化物外延層上沉積所述氧化鈦層(105);通過(guò)紫外激光全息干涉在所述氧化鈦層(105)上形成二維光子晶體結(jié)構(gòu);在所述氧化鈦層(105)上濺射沉積氧化銦錫透明薄膜,從而形成所述氧化銦錫層(106);和對(duì)所述氧化鈦層(105)和所述氧化銦錫層(106)進(jìn)行退火,從而形成所述復(fù)合透明導(dǎo)電層(105,106)。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法,其中,通過(guò)干法刻蝕技術(shù)將光子晶體圖形從光刻膠薄膜轉(zhuǎn)移到所述氧化鈦層(105)上,從而形成所述二維光子晶體結(jié)構(gòu)。
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