专利名称：一种发光二极管的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种发光二极管的制备方法。
背景技术：
由氮化镓半导体材料制成的高效蓝光、绿光和白光发光二极管具有寿命长、节能、绿色环保等显著特点，已被广泛应用于大屏幕彩色显示、汽车照明、交通信号、多媒体显示和光通讯等领域，特别是在照明领域具有广阔的发展潜力。传统的发光二极管通常包括N型半导体层、P型半导体层、设置在N型半导体层与P型半导体层之间的活性层、设置在P型半导体层上的P型电极(通常为透明电极)以及设置在N型半导体层上的N型电极。发光二极管处于工作状态时，在P型半导体层与N型半导体层上分别施加正、负电压，这样，存在于P型半导体层中的空穴与存在于N型半导体层 中的电子在活性层中发生复合而产生光，光从发光二极管中射出。然而，现有的发光二极管的光取出效率(光取出效率通常指活性层中所产生的光从发光二极管内部释放出的效率)较低，其主要原因是由于半导体的折射率大于空气的折射率，来自活性层的大角度光在半导体与空气的界面处发生全反射，从而大部分大角度光被限制在发光二极管的内部，直至被发光二极管内的材料完全吸收，影响了发光二极管的出光率。
发明内容
综上所述，确有必要提供一种光取出效率较高的发光二极管的制备方法。一种发光二极管的制备方法，其包括以下步骤提供一基底，该基底具有一支持外延层生长的外延生长面；在所述基底的外延生长面设置一第一碳纳米管层；在基底的外延生长面依次外延生长第一半导体层、一活性层以及一第二半导体层；刻蚀第二半导体层及活性层的部分区域以暴露第一半导体层；在第一半导体层的表面制备一第一电极，在第二半导体层的表面制备第二电极；以及去除碳纳米管层。与现有技术相比，本发明提供的发光二极管的制备方法，具有以下有益效果 第一，本方法通过设置一碳纳米管层作为掩模的方法无需剥离基底即可在第一半导体层与基底之间形成多个纳米级的孔洞，因此工艺简单、成本低。第二，本方法形成在第一半导体层与基底之间形成多个纳米级的孔洞可有效提高发光二极管出光效率。第三，碳纳米管层为自支撑结构，可以直接铺设在基底表面，方法简单，有利于大规模产业化制造。第四，由于省略了刻蚀等工艺，从而减小了制备过程中对发光二极管晶格结构的破坏。
图I为本发明第一实施例提供的发光二极管的制备方法的工艺流程图。图2为本发明第一实施例提供的发光二极管的制备方法中采用的碳纳米管膜的扫描电镜照片。
图3为图2中的碳纳米管膜中的碳纳米管片段的结构示意图。图4为本发明第一实施例提供的发光二极管的制备方法中采用的多层交叉设置的碳纳米管膜的扫描电镜照片。图5为本发明第一实施例提供的发光二极管的制备方法中的碳纳米管线的扫描电镜照片。图6为本发明第一实施例提供的发光二极管的制备方法中的扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。图7为为本发明第一实施例提供的发光二极管的制备方法中的第一半导体层与基底界面处的透射电镜照片。图8为本发明第一实施例提供的发光二极管的结构示意图。图9为本发明第二实施例提供的发光二极管的制备方法的工艺流程图。图10为本发明第二实施例提供的发光二极管的结构示意图。主要元件符号说明
权利要求
1.一种发光二极管的制备方法，其包括以下步骤 提供一基底，该基底具有一支持外延层生长的外延生长面； 在所述基底的外延生长面设置一碳纳米管层； 在基底的外延生长面依次外延生长一第一半导体层、一活性层以及一第二半导体层； 刻蚀第二半导体层及活性层的部分区域以暴露第一半导体层并形成一台阶； 在第一半导体层的表面制备一第一电极，在第二半导体层的表面制备第二电极，此时得到一发光二极管预制体；以及 去除发光二极管预制体中的碳纳米管层。
2.如权利要求I所述的发光二极管的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管层为一自支撑结构，直接铺设在所述基底的外延生长面并与基底接触。
3.如权利要求2所述的发光二极管的制备方法，其特征在于，所述在基底的外延生长面设置一碳纳米管层的方法为将碳纳米管膜或碳纳米管线直接铺设在所述基底的外延生长面作为碳纳米管层。
4.如权利要求I所述的发光二极管的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管层包括多个碳纳米管沿着平行于碳纳米管层表面的方向延伸，且平行于所述基底的外延生长面。
5.如权利要求I所述的发光二极管的制备方法，其特征在于，所述第一半导体层为异质外延生长。
6.如权利要求I所述的发光二极管的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管层包括多个空隙，所述第一半导体层由所述碳纳米管层的间隙中外延生长。
7.如权利要求6所述的发光二极管的制备方法，其特征在于，所述生长第一半导体层的方法具体包括以下步骤 沿着基本垂直于所述外延生长面的方向成核并外延生长形成多个外延粒子； 所述多个外延粒子沿着基本平行于所述外延生长面的方向外延生长形成一连续的外延薄膜； 所述外延薄膜沿着基本垂直于所述外延生长面的方向外延生长形成一第一半导体层。
8.如权利要求I所述的发光二极管的制备方法，其特征在于，所述生长第一半导体层的方法为依次外延生长一缓冲层、一本征半导体层和一掺杂半导体层。
9.如权利要求I所述的发光二极管的制备方法，其特征在于，所述去除碳纳米管层的方法为对碳纳米管层进行化学刻蚀，使碳纳米管层中的碳原子发生氧化反应生成二氧化碳。
10.如权利要求I所述的发光二极管的制备方法，其特征在于，所述去除该碳纳米管层的方法为等离子蚀刻法，所述等离子蚀刻法去除碳纳米管层的方法具体包括以下步骤首先，将发光二极管预制体放入一反应离子刻蚀机的真空腔体中；其次，将该真空腔体中抽成真空，在反应离子刻蚀机的真空腔体中通入反应气体；最后，在上述真空腔体中通过辉光放电反应产生反应气体的等离子体，该等离子体对碳纳米管层进行物理刻蚀或与碳纳米管层进行反应进行化学刻蚀，去除碳纳米管层。
11.如权利要求10所述的发光二极管的制备方法，其特征在于，所述反应气体的等离 体包括氧等离子体、氢等离子体或四氟化碳等离子体。
12.如权利要求I所述的发光二极管的制备方法，其特征在于，所述去除该发光二极管预制体中的碳纳米管层的方法为激光加热法，所述激光加热法去除碳纳米管层的方法具体包括以下步骤提供一激光装置，从该激光装置发射激光束至该发光二极管预制体中的基底的表面；在含有氧气的环境中，使激光束与发光二极管预制体中的基底的表面进行相对运动从而使激光束扫描该发光二极管预制体中的基底的表面，碳纳米管层中的碳纳米管吸收激光能量与氧气发生反应而被烧蚀去除。
13.如权利要求I所述的发光二极管的制备方法，其特征在于，所述去除该发光二极管预制体中的碳纳米管层的方法为加热炉加热法提供一加热炉；将所述发光二极管预制体放置于所述加热炉的内部，在含有氧气的环境下加热所述发光二极管预制体，其中所述加热温度大于600° C，发光二极管预制体中的碳纳米管层吸收热量与氧气发生反应而被烧蚀去除。
14.一种发光二极管的制备方法，其包括以下步骤 提供一基底，该基底具有一支持外延层生长的外延生长面； 在所述基底的外延生长面设置一第一碳纳米管层； 在基底的外延生长面依次外延生长一第一半导体层、一活性层以及一第二半导体层； 在所述第二半导体层远离基底的表面设置一第二碳纳米管层； 在所述第二半导体层远离基底的表面垂直生长一第三半导体层，所述第三半导体层为由第二碳纳米管层中的碳纳米管间隔的非连续性的第三半导体层； 去除第一碳纳米管层和第二碳纳米管层； 刻蚀第二半导体层及活性层的部分区域以暴露第一半导体层并形成一台阶； 在第一半导体层的表面制备第一电极，在第二半导体层的表面制备第二电极。
全文摘要
本发明提供一种发光二极管的制备方法，其包括以下步骤提供一基底，该基底具有一支持外延层生长的外延生长面；在所述基底的外延生长面设置一第一碳纳米管层；在基底的外延生长面依次外延生长第一半导体层、一活性层以及一第二半导体层；刻蚀第二半导体层及活性层的部分区域以暴露第一半导体层；在第一半导体层的表面制备一第一电极，在第二半导体层的表面制备第二电极；以及去除碳纳米管层。本发明提供的发光二极管的制备方法可制备具有较高出光率的发光二极管。
文档编号H01L33/00GK102760798SQ201110110759
公开日2012年10月31日 申请日期2011年4月29日 优先权日2011年4月29日
发明者范守善, 魏洋 申请人:清华大学, 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司