用于GaN基LED的抗反射透明电极结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种透明电极结构，尤其是一种用于GaN基LED的抗反射透明电极结构，属于半导体LED的技术领域。
【背景技术】
[0002]未来固体照明应用的普及取决于高光效GaN基LED制备技术的发展，制约GaN基正装LED性能提升的基本障碍之一是其构成材料的高折射率(相对于外部介质)。由于GaN基材料(η = 2.3)和空气介质(η = I)折射率之间的显著差异，造成GaN基正装LED的光逃逸锥角偏小，大部分光难以从器件内部出射而损耗，限制了器件的光抽取效率。所以一直以来，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、渐变折射率层、图形化蓝宝石衬底、热酸侧壁腐蚀、全向反射镜、光子晶体、器件几何形状优化等方法相继引入进来。
[0003]考虑到GaN基正装LED顶面出光占总出光的比重最大，提升器件效率的有效途径之一便是减少界面菲涅尔反射，增大器件内部发光的出射几率。目前增强表面抗反射的方法大致有以下两种:1)、表面抗反射镀膜；2)、亚波长级表面微形貌结构。前者基本上用于遏制某一波长的法向反射，对于偏离法向的反射作用较弱，具有明显的方向性，后者能够提供宽波长范围内的全向抗反射效果，因而是LED业内格外关注的技术方向。对于GaN基正装LED来讲，亚波长级表面微形貌结构的挑战在于找到一种适合蓝绿短波长范围(430-600nm)的，而且成本低廉、可控性好的制备方法。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种用于GaN基LED的抗反射透明电极结构，其结构紧凑，能显著提高GaN基正装LED的光抽取效率，工艺简单，成本低，安全可靠。
[0005]按照本实用新型提供的技术方案，所述用于GaN基LED的抗反射透明电极结构，包括GaN基板；所述GaN基板上设有纳米柱层，在所述纳米柱层上覆盖有ITO层；所述纳米柱层包括若干相互独立的T12纳米柱，在所述T1 2纳米柱的外侧设有柱隔离孔，ITO层覆盖在1102纳米柱上，并填充在柱隔离孔内，以使得ITO层与GaN基板欧姆接触。
[0006]所述T12纳米柱的高度、直径均位于1/4 λ?λ，其中，λ为GaN基LED出光的光波长。
[0007]本实用新型具有如下优点:
[0008]1、由GaN基板上亚微米尺度的T12纳米柱和覆盖其上的ITO层构成，在GaN基LED发光波段范围内，打02纳米柱与GaN材料的折射率相互匹配且穿透率高，可以避免T1 2纳米柱与LED器件之间的菲涅尔反射损失。
[0009]2、利用自然光刻图形技术获得高密度的T12纳米柱图形，生产成本低廉，图形尺寸大小容易控制，分布集中，重复性高，结合对打02纳米柱沉积厚度的精确控制，实现对1102纳米柱几何尺寸的光抽取优化，最大限度的提高器件内部发光的出射几率。
[0010]3、借助ICP蚀刻对化学和物理蚀刻机制的良好控制性，采用两段不同参数条件的组合刻蚀，将亚微米尺度的自然光刻图形转移至T12纳米层，尽可能减轻对P-GaN基板造成表面损伤。
[0011]4、采用快速退火完成ITO层与GaN基板的欧姆接触，同时修复干法蚀刻对P-GaN基板的蚀刻损伤，不会影响LED的电学特性。
【附图说明】
[0012]图1为现有透明电极结构的示意图。
[0013]图2为本实用新型的结构示意图。
[0014]图3?图11为本实用新型制备透明电极结构的具体实施工艺步骤剖视图，其中
[0015]图3为本实用新型GaN基板的剖视图。
[0016]图4为本实用新型得到T12纳米层后的剖视图。
[0017]图5为本实用新型得到纳米薄层后的剖视图。
[0018]图6为本实用新型得到纳米点后的剖视图。
[0019]图7为本实用新型进行第一次干法刻蚀后的剖视图。
[0020]图8为本实用新型进行第二次干法刻蚀后的剖视图。
[0021]图9为本实用新型得到T12纳米柱后的剖视图。
[0022]图10为本实用新型沉积ITO层后的剖视图。
[0023]图11为本实用新型退火使得ITO层与GaN基板欧姆接触后的剖视图。
[0024]附图标记说明:l_GaN基板、2-1102纳米柱、3-柱隔离孔、4-1T0层、5-1102纳米层、6-纳米薄层、7-纳米点、8-纳米点孔、9-第一刻蚀槽、10-第二刻蚀槽以及11-1T0平层。
【具体实施方式】
[0025]下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0026]如图1所示:为现有LED透明电极结构的示意图，具体为在GaN基板I上设置ITO平层11，ITO平层11与GaN基板I欧姆接触，此种结构的透明电极结构具有较低的光抽取效率。
[0027]如图2所示，为了获得较高的光抽取效率，本实用新型包括GaN基板I ;所述GaN基板I上设有纳米柱层，在所述纳米柱层上覆盖有ITO层4 ;所述纳米柱层包括若干相互独立的T12纳米柱2，在所述T1 2纳米柱2的外侧设有柱隔离孔3，ITO层4覆盖在T1 2纳米柱2上，并填充在柱隔离孔3内，以使得ITO层4与GaN基板I欧姆接触。
[0028]具体地，T12纳米柱2在GaN基LED的发光波段范围内与GaN材料折射率相互匹配且穿透率高，GaN基板I与T12纳米柱2的界面不会存在菲涅尔反射损失，借助T12纳米柱2的几何形状可显著增大光入射至空气介质的几率，即达到获得高光抽取效率的目的。
[0029]为了能进一步确保出光的最大化，所述T12纳米柱2的高度、直径均位于1/4 λ?入，其中，λ为GaN基LED出光的光波长。
[0030]如图3?图11所示，上述GaN基LED的抗反射透明电极结构可以通过下述具体工艺过程制备得到，所述制备方法具体包括如下步骤:
[0031]a、提供GaN基板1，并在所述GaN基板I上设置T12纳米层5 ；
[0032]如图3和图4所示，所述GaN基板I为P-GaN基板，所述T12纳米层5采用电子束蒸发沉积在GaN基板I上，T12纳米层5的厚度为1/4 λ?λ，其中，λ为GaN基LED出光的光波长。一般地，GaN基LED的波长范围为430nm_600nm，也即是，T12纳米层5的厚