孔阵列结构转移至Ni金属膜层，采用光刻胶去胶液或者继续使用反应离子刻蚀技术，去除金属膜层纳米孔阵列表面表面的SU8胶；
[0098]6)用丙酮、异丙醇和去离子水清洗器件，采用光刻技术在器件表面做出标准的LED器件单元，将样品在无机酸中浸泡80秒，去掉光刻胶以外的区域的Ni金属膜层，采用丙酮去掉光刻胶，用RIE技术通入O2去除残余胶，洗净，烘干；
[0099]7)光刻，在器件表面作出P型电极区域，采用RIE技术，通入CFjP 02的混合气体刻蚀S1Ji，使Al金属膜层的纳米孔阵列转移至S1Ji，此时P型电极区域有光刻胶保护，未被刻蚀，反应离子刻蚀条件:反应刻蚀气体的流量CF4:60SCCm ;02: lOsccm，功率60W，压强5Pa，刻蚀时间1min ;用前面的方法去除光刻胶；
[0100]8)采用ICP技术，通入(:12和Ar的混合气体刻蚀ITO层，将纳米孔阵列结构从绝缘层转移至ITO层，刻蚀条件:(:12和Ar流量分别为15± 1sccm和50±25sccm，腔体气压:10±5mTorr，DC 偏压:550±60V，RF 功率 150±30w，ICP 功率:300±200W，频率 13.56MHz，刻蚀时间:4min ；
[0101]9)采用ICP技术，通入ClJPAr的混合气体，各向异性刻蚀P型氮化镓层、量子阱有源层、η型氮化镓层，形成贯穿ITO层、P型氮化镓层、量子阱有源层，深至η型氮化镓层的纳米孔阵列，刻蚀参数<12和Ar流量分别为25±10sccm和10±3sccm，腔体气压:10±5mTorr，DC 偏压:300±60V，RF 功率 50±30w，ICP 功率:200±100W，频率 13.56MHz，亥丨J蚀时间:8min ;将样品放置在无机酸、碱溶液60摄氏度水浴加热8min去除刻蚀损伤，然后使用氢氟酸去除残余的绝缘层；
[0102]10)采用光刻技术，蒸镀P型电极和η型电极；
[0103]11)配比浓度为10mg/mL的CdSe单核结构的两种量子点于甲苯溶液中，其核半径为1.3nm和2.2nm，量子点的发光波长分别为520nm和620nm，旋涂在器件表面。
[0104]制得的白光LED器件的电致发光谱如图17所示。
[0105]实施例4
[0106]该实施例步骤与实施例3基本一致，其区别在于量子点选用CdSeS/ZnS核壳结构的两种量子点，其核/壳的半径/厚度为1.3nm/l.4nm和2.7nm/2.9nm，量子点的发光波长分别为520nm和650nm，旋涂在器件表面。
[0107]制得的白光LED器件的电致发光谱如图18所示。
[0108]实施例5
[0109]该实施例步骤与实施例3基本一致，其区别在于量子点选用ZnCdTe单核结构的两种量子点，其核的半径为1.5nm和2.5nm，量子点的发光波长分别为530nm和610nm，旋涂在器件表面。
[0110]制得的白光LED器件的电致发光谱如图19所示。
[0111]实施例6
[0112]该实施例步骤与实施例3基本一致，其区别在于InGaN/GaN量子阱LED基片的x为0.22，发光波长为465nm，量子阱的周期数为10，p型GaN的厚度为200nm，量子点选用ZnCdTe单核结构与CdSeS/ZnS核壳结构的两种量子点，其中ZnCdTe的核半径为1.5nm、发光波长为530nm，CdSeS/ZnS的核半径为2.7nm、壳半径为2.9nm、发光波长为650nm，旋涂在器件表面。
[0113]制得的白光LED器件的电致发光谱如图20所示。
[0114]实施例7
[0115]该实施例步骤与实施例6基本一致，其区别在于量子点选用CdSe、ZnCdTe单核结构以及CdSe/ZnS核壳结构的三种量子点，其中CdSe的核半径为1.3nm、发光波长为520nm，ZnCdTe的核半径为2.5nm、发光波长为610nm，CdSe/ZnS的核半径为1.8nm、壳半径为2.2nm、发光波长为586nm，旋涂在器件表面。
[0116]制得的白光LED器件的电致发光谱如图21所示。
[0117]实施例8
[0118]该实施例步骤与实施例3基本一致，其区别在于InGaN/GaN量子阱LED基片的x为0.16，发光波长为440nm，量子阱的周期数为10，P型GaN的厚度为200nm，量子点选用CdSeS/ZnS以及CdSe/ZnS两种核壳结构的量子点，CdSeS/ZnS的核半径为1.3nm、壳半径为1.4nm、发光波长为520nm，(MSe/ZnS的核半径为2.2nm、壳半径为2.5nm、发光波长为600nm，旋涂在器件表面。制得的白光LED器件的电致发光谱如图22所示。
【主权项】
1.一种III族氮化物半导体/量子点混合白光LED器件，其特征在于:所述白光LED器件在P型电极和η型电极外的区域设有有序的纳米孔阵列，纳米孔阵列的深度从器件表面穿过量子阱有源层，直至η型氮化物层内部，所述纳米孔阵列内填充有I1-VI族量子点。
2.根据权利要求1所述的白光LED器件，其特征在于:所述器件包括: 一衬底； 一生长在衬底上的η型GaN层； 一生长在η型氮化镓层上的InxGai_xN/GaN量子阱有源层； 一生长在量子阱有源层上的P型GaN层； 一生长在P型氮化镓层上的ITO层； 一 P型电极，制作在ITO层上； 一 η型电极，制作在η型GaN层上； 一有序的纳米孔阵列，所述纳米孔阵列设置于ITO层表面，避开P型电极区域，纳米孔阵列的深度从器件表面穿过量子阱有源层，直至η型GaN层内部，所述纳米孔阵列内填充有I1-VI族量子点，其中量子点与白光LED器件的配色公式为: SwMte (入)一Smqw (入)+kNC1.Snci ( λ ) +kNC2.Snc2 ( λ ) +."， 其中S代表能量分布；下标white、MQW、NC1、NC2分别代表白光LED、多量子阱、第一种量子点、第二种量子点；k代表该种量子点以量子阱发光峰强归一化后的峰强值。
3.根据权利要求2所述的白光LED器件，其特征在于:所述衬底为蓝宝石衬底，所述X范围:0.12彡X彡0.25，量子阱有源层发光波长在430nm至480nm，量子阱的周期数10?15个，P型GaN层的厚度300?500nm，ITO层厚度为100?200nm。
4.根据权利要求3所述的白光LED器件，其特征在于:所述纳米孔阵列的直径为100?260nm，周期为 300 ?700nm。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的白光LED器件，其特征在于:所述I1-VI族量子点从核壳结构的CdSe/ZnS量子点、CdSeyS1VZnS量子点，以及单核结构的CdSe量子点、ZnzCd1^zTe量子点中任意选择，核半径为1.3?2.5nm，壳层厚度为1.4?2.8nm，量子点的发光波长为520nm至650nm，通过调节填充量子点的种类和配比来调节器件的发光波长。
6.权利要求1-5所述的白光LED器件的制备方法，其步骤包括: 1)在发光波长430?480nm的InGaN/GaN量子阱LED基片上蒸镀一层ITO层； 2)在ITO层表面生长一层绝缘层，在绝缘层表面生长一层金属膜层，将SU8胶和紫外固化胶依次旋涂在金属膜层表面，绝缘层采用具有高介电常数的致密绝缘材料，金属膜层采用的金属与P型GaN的金-半接触的功函数匹配； 3)利用UV-NIL技术，使用软模板在紫外固化胶上形成全面积的有序纳米孔阵列； 4)利用RIE技术，通入CHFJPO 2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SU8层进行刻蚀，将纳米孔阵列结构转移至SU8层； 5)采用ICP技术，通入Ar气刻蚀金属膜层，将纳米孔阵列结构转移至金属膜层，去除金属膜层纳米孔阵列表面表面的SU8胶； 6)采用光刻技术在器件表面做出标准的LED器件单元，去掉光刻胶以外的区域的金属膜层，然后去掉光刻胶； 7)光刻，在器件表面作出P型电极区域，采用RIE技术，通入CFjPO 2的混合气体刻蚀绝缘层，使金属膜层的纳米孔阵列转移至绝缘层，去除光刻胶； 8)采用ICP技术，通入(:12和Ar的混合气体刻蚀ITO层，将纳米孔阵列结构从绝缘介质层转移至ITO层； 9)采用ICP技术，通入CljPAr的混合气体，各向异性刻蚀P型氮化镓层、量子阱有源层、η型氮化镓层，形成贯穿ITO层、P型氮化镓层、量子阱有源层，深至η型氮化镓层的纳米孔阵列，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； 10)采用光刻技术，蒸镀P型电极和η型电极； 11)配比一定浓度的I1-VI族量子点，旋涂在器件表面。
7.根据权利要求6所述的白光LED器件的制备方法，其特征在于:所述绝缘层选用S12或Si3N4，金属膜层选用N1、Cr、Al的单层或组合多层。
8.根据权利要求7所述的白光LED器件的制备方法，其特征在于:生长的绝缘层厚度为30?300nm，金属膜层厚度为10?50nm，SU8胶厚度为200?600nm，紫外固化胶厚度为.30 ?300nmo
【专利摘要】本发明公开了一种III族氮化物半导体/量子点混合白光LED器件，所述白光LED器件在p型电极和n型电极外的区域设有有序的纳米孔阵列，纳米孔阵列的深度从器件表面穿过量子阱有源层，直至n型氮化物层内部，所述纳米孔阵列内填充有II-VI族量子点。还公开了其制备方法。该类器件利用铟镓氮(InGaN)量子阱与II-VI量子点中激子间的非辐射复合能量转移，提高器件发光效率；通过改变填充量子点的种类和配比，以调节发光波长与强度，能够实现超高显色指数的氮化物/量子点混合结构的白光LED器件。
【IPC分类】H01L33-00, H01L33-06
【公开号】CN104868023
【申请号】CN201510237489
【发明人】刘斌, 张 荣, 庄喆, 谢自力, 葛海雄, 郭旭, 陈鹏, 陈敦军, 韩平, 施毅, 郑有炓
【申请人】南京大学
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年5月11日