用于GaN基LED的抗反射透明電極結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種透明電極結(jié)構(gòu)，尤其是一種用于GaN基LED的抗反射透明電極結(jié)構(gòu)，屬于半導(dǎo)體LED的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]未來(lái)固體照明應(yīng)用的普及取決于高光效GaN基LED制備技術(shù)的發(fā)展，制約GaN基正裝LED性能提升的基本障礙之一是其構(gòu)成材料的高折射率(相對(duì)于外部介質(zhì))。由于GaN基材料(η = 2.3)和空氣介質(zhì)(η = I)折射率之間的顯著差異，造成GaN基正裝LED的光逃逸錐角偏小，大部分光難以從器件內(nèi)部出射而損耗，限制了器件的光抽取效率。所以一直以來(lái)，大量的研宄工作都致力于如何提高器件的光抽取效率，例如ITO表面粗化、漸變折射率層、圖形化藍(lán)寶石襯底、熱酸側(cè)壁腐蝕、全向反射鏡、光子晶體、器件幾何形狀優(yōu)化等方法相繼引入進(jìn)來(lái)。
[0003]考慮到GaN基正裝LED頂面出光占總出光的比重最大，提升器件效率的有效途徑之一便是減少界面菲涅爾反射，增大器件內(nèi)部發(fā)光的出射幾率。目前增強(qiáng)表面抗反射的方法大致有以下兩種:1)、表面抗反射鍍膜；2)、亞波長(zhǎng)級(jí)表面微形貌結(jié)構(gòu)。前者基本上用于遏制某一波長(zhǎng)的法向反射，對(duì)于偏離法向的反射作用較弱，具有明顯的方向性，后者能夠提供寬波長(zhǎng)范圍內(nèi)的全向抗反射效果，因而是LED業(yè)內(nèi)格外關(guān)注的技術(shù)方向。對(duì)于GaN基正裝LED來(lái)講，亞波長(zhǎng)級(jí)表面微形貌結(jié)構(gòu)的挑戰(zhàn)在于找到一種適合藍(lán)綠短波長(zhǎng)范圍(430-600nm)的，而且成本低廉、可控性好的制備方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種用于GaN基LED的抗反射透明電極結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)緊湊，能顯著提高GaN基正裝LED的光抽取效率，工藝簡(jiǎn)單，成本低，安全可靠。
[0005]按照本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案，所述用于GaN基LED的抗反射透明電極結(jié)構(gòu)，包括GaN基板；所述GaN基板上設(shè)有納米柱層，在所述納米柱層上覆蓋有ITO層；所述納米柱層包括若干相互獨(dú)立的T12納米柱，在所述T1 2納米柱的外側(cè)設(shè)有柱隔離孔，ITO層覆蓋在1102納米柱上，并填充在柱隔離孔內(nèi)，以使得ITO層與GaN基板歐姆接觸。
[0006]所述T12納米柱的高度、直徑均位于1/4 λ?λ，其中，λ為GaN基LED出光的光波長(zhǎng)。
[0007]本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0008]1、由GaN基板上亞微米尺度的T12納米柱和覆蓋其上的ITO層構(gòu)成，在GaN基LED發(fā)光波段范圍內(nèi)，打02納米柱與GaN材料的折射率相互匹配且穿透率高，可以避免T1 2納米柱與LED器件之間的菲涅爾反射損失。
[0009]2、利用自然光刻圖形技術(shù)獲得高密度的T12納米柱圖形，生產(chǎn)成本低廉，圖形尺寸大小容易控制，分布集中，重復(fù)性高，結(jié)合對(duì)打02納米柱沉積厚度的精確控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)1102納米柱幾何尺寸的光抽取優(yōu)化，最大限度的提高器件內(nèi)部發(fā)光的出射幾率。
[0010]3、借助ICP蝕刻對(duì)化學(xué)和物理蝕刻機(jī)制的良好控制性，采用兩段不同參數(shù)條件的組合刻蝕，將亞微米尺度的自然光刻圖形轉(zhuǎn)移至T12納米層，盡可能減輕對(duì)P-GaN基板造成表面損傷。
[0011]4、采用快速退火完成ITO層與GaN基板的歐姆接觸，同時(shí)修復(fù)干法蝕刻對(duì)P-GaN基板的蝕刻損傷，不會(huì)影響LED的電學(xué)特性。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為現(xiàn)有透明電極結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0013]圖2為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖3?圖11為本實(shí)用新型制備透明電極結(jié)構(gòu)的具體實(shí)施工藝步驟剖視圖，其中
[0015]圖3為本實(shí)用新型GaN基板的剖視圖。
[0016]圖4為本實(shí)用新型得到T12納米層后的剖視圖。
[0017]圖5為本實(shí)用新型得到納米薄層后的剖視圖。
[0018]圖6為本實(shí)用新型得到納米點(diǎn)后的剖視圖。
[0019]圖7為本實(shí)用新型進(jìn)行第一次干法刻蝕后的剖視圖。
[0020]圖8為本實(shí)用新型進(jìn)行第二次干法刻蝕后的剖視圖。
[0021]圖9為本實(shí)用新型得到T12納米柱后的剖視圖。
[0022]圖10為本實(shí)用新型沉積ITO層后的剖視圖。
[0023]圖11為本實(shí)用新型退火使得ITO層與GaN基板歐姆接觸后的剖視圖。
[0024]附圖標(biāo)記說(shuō)明:l_GaN基板、2-1102納米柱、3-柱隔離孔、4-1T0層、5-1102納米層、6-納米薄層、7-納米點(diǎn)、8-納米點(diǎn)孔、9-第一刻蝕槽、10-第二刻蝕槽以及11-1T0平層。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0026]如圖1所示:為現(xiàn)有LED透明電極結(jié)構(gòu)的示意圖，具體為在GaN基板I上設(shè)置ITO平層11，ITO平層11與GaN基板I歐姆接觸，此種結(jié)構(gòu)的透明電極結(jié)構(gòu)具有較低的光抽取效率。
[0027]如圖2所示，為了獲得較高的光抽取效率，本實(shí)用新型包括GaN基板I ;所述GaN基板I上設(shè)有納米柱層，在所述納米柱層上覆蓋有ITO層4 ;所述納米柱層包括若干相互獨(dú)立的T12納米柱2，在所述T1 2納米柱2的外側(cè)設(shè)有柱隔離孔3，ITO層4覆蓋在T1 2納米柱2上，并填充在柱隔離孔3內(nèi)，以使得ITO層4與GaN基板I歐姆接觸。
[0028]具體地，T12納米柱2在GaN基LED的發(fā)光波段范圍內(nèi)與GaN材料折射率相互匹配且穿透率高，GaN基板I與T12納米柱2的界面不會(huì)存在菲涅爾反射損失，借助T12納米柱2的幾何形狀可顯著增大光入射至空氣介質(zhì)的幾率，即達(dá)到獲得高光抽取效率的目的。
[0029]為了能進(jìn)一步確保出光的最大化，所述T12納米柱2的高度、直徑均位于1/4 λ?入，其中，λ為GaN基LED出光的光波長(zhǎng)。
[0030]如圖3?圖11所示，上述GaN基LED的抗反射透明電極結(jié)構(gòu)可以通過(guò)下述具體工藝過(guò)程制備得到，所述制備方法具體包括如下步驟:
[0031]a、提供GaN基板1，并在所述GaN基板I上設(shè)置T12納米層5 ；
[0032]如圖3和圖4所示，所述GaN基板I為P-GaN基板，所述T12納米層5采用電子束蒸發(fā)沉積在GaN基板I上，T12納米層5的厚度為1/4 λ?λ，其中，λ為GaN基LED出光的光波長(zhǎng)。一般地，GaN基LED的波長(zhǎng)范圍為430nm_600nm，也即是，T12納米層5的厚