专利名称：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，尤其涉及一种含有碳纳米管层的发光二极管的制备方法。
背景技术：
发光二极管是一种把电能转换成光能的发光器件，是在P-N结、双异质结或多量子阶结构上通以正向电流时可发出可见光、红外光及紫外光等的光发射器件。以氮化镓为代表的第三代半导体HI- V族宽带隙化合物半导体材料的内外量子效率高，因此具有高发光效率、高热导率、耐高温、抗辐射、耐酸碱、高强度和高硬度的特点。
现有技术中发光二极管的制备方法主要包括以下步骤在蓝宝石基底上用金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术分别外延生长一缓冲层、一第一半导体层、一活性层和一第二半导体层；在第二半导体层的一端进行刻蚀以暴露出第一半导体层；在所述暴露出的第一半导体层上，进行蒸镀光刻，形成第一电极；在第二半导体层上，进行蒸镀光刻，形成第二电极。但是，上述方法制备的发光二极管光取出效率(光取出效率通常指活性层中所产生的光波从发光二极管内部释放出的效率)较低。为了解决上述问题，人们通过各种手段来提高发光二极管的光取出效率，例如，在出光表面刻蚀形成微结构的方法、光子循环方法及在蓝宝石基底刻蚀等方法。然而，以上方法的制作工艺比较复杂，成本较高，并且有可能在不同程度上破坏半导体层的晶格结构并降低发光二极管的发光效率。
发明内容
有鉴于此，确有必要提供一种工艺简单且具有较高光取出率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；在所述基底一表面设置一碳纳米管层；在设置有碳纳米管层的基底表面依次生长一第一半导体层、一活性层及一第二半导体层；在所述第二半导体层表面设置一上电极；去除所述基底；在所述第一半导体层表面设置一下电极。—种发光二极管的制备方法，其包括以下步骤提供一基底；在所述基底的表面生长一缓冲层；在所述缓冲层表面设置一碳纳米管层；在设置有碳纳米管层的缓冲层表面依次生长一第一半导体层、一活性层及一第二半导体层；在所述第二半导体层表面设置一上电极；去除所述基底，使所述碳纳米管层暴露；在所述碳纳米管层表面设置一下电极。一种发光二极管的制备方法，其包括以下步骤提供一基底；在所述基底的表面依次生长一缓冲层及一本征半导体层；在所述本征半导体层表面设置一碳纳米管层；在设置有碳纳米管层的本征半导体层表面依次生长一第一半导体层、一活性层及一第二半导体层；在所述第二半导体层表面设置一上电极；去除所述基底、缓冲层及本征半导体层，使所述碳纳米管层暴露；在所述碳纳米管层表面设置一下电极。
与现有技术相比，本发明提供的采用碳纳米管层作为掩模制备发光二极管的制备方法具有以下优点其一，所述碳纳米管层可直接铺设于基底上，不需要溅镀等复杂工艺，制备方法简单；其二，由于碳纳米管层的存在，在制备过程中即可在发光二极管中形成多个纳米级的微结构，从而不需要刻蚀等复杂工艺，能够得到具有较高光取出率的发光二极管；其三，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是本发明第一实施例提供的发光二极管的制备方法流程图。图2为本发明第一实施例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为本发明采用的非扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。图6为本发明采用的扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。图7为本发明第一实施例制备的第一半导体层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制备方法制备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流程图。图10为本发明第二实施例提供的发光二极管的制备方法制备的发光二极管的结构示意图。图11为本发明第三实施例提供的发光二极管的制备方法流程图。图12为本发明第四实施例提供的发光二极管的制备方法流程图。图13为本发明第四实施例提供的发光二极管的制备方法制备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； 在所述基底的一表面设置一碳纳米管层； 在设置有碳纳米管层的基底表面依次生长一第一半导体层、一活性层及一第二半导体层，所述第一半导体层覆盖所述碳纳米管层； 在所述第二半导体层表面设置一上电极； 去除所述基底； 在所述第一半导体层表面设置一下电极。
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连续的自支撑结构，所述碳纳米管层直接铺设在所述基底的表面与所述基底接触设置。
3.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至少一碳纳米管膜，该碳纳米管膜包括多个碳纳米管沿着同一方向择优取向延伸，且该多个碳纳米管的延伸方向平行于所述基底的表面。
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，所述碳纳米管层为一包括多个碳纳米管以及添加材料的复合结构层。
5.如权利要求2所述的发光二极管的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管层具有多个空隙，所述基底通过碳纳米管层的空隙部分暴露出来，所述第一半导体层从所述基底通过所述空隙暴露处外延生长，在所述碳纳米管层周围形成多个凹槽将所述碳纳米管层中的碳纳米管半包围。
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，所述基底的去除方法包括激光照射法、腐蚀法以及温差分离法。
7.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、活性层以及第二半导体层的生长方法为分子束外延法、化学束外延法、减压外延法、低温外延法、选择外延法、液相沉积外延法、金属有机气相外延法、超真空化学气相沉积法、氢化物气相外延法、以及金属有机化学气相沉积法中的一种或多种。
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，所述第一半导体层沿着基本垂直于所述外延生长面方向成核并外延生长形成多个外延晶粒； 所述多个外延晶粒沿着基本平行于所述外延生长面方向外延生长形成一连续的外延薄膜；以及 所述外延薄膜沿着基本垂直于所述外延生长面方向外延生长形成一第一半导体层。
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，所述第一半导体层的生长为异质外延生长。
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，在设置上电极的步骤之前，进一步包括预先在所述第二半导体层的表面形成多个微结构，具体包括以下步骤 在所述第二半导体层的表面设置另一碳纳米管层； 在设置有碳纳米管层的第二半导体层表面直接外延生长形成所述多个微结构；以及 去除所述碳纳米管层。
11.一种发光二极管的制备方法，其包括以下步骤 提供一基底；在所述基底的表面生长一缓冲层； 在所述缓冲层表面设置一碳纳米管层； 在设置有碳纳米管层的缓冲层表面依次生长一第一半导体层、一活性层及一第二半导体层； 在所述第二半导体层表面设置一上电极； 去除所述基底，使所述碳纳米管层暴露； 在所述碳纳米管层表面设置一下电极。
12.如权利要求11所述的发光二极管的制备方法，其特征在于，所述缓冲层的材料为Si、GaAs、GaN、GaSb, InN、InP、InAs, InSb、A1P、AlAs、AlSb、AIN、GaP、SiC、SiGe、GaMnAs,GaAlAs, GaInAs, GaAIN、GalnN、AlInN、GaAsP、InGaN, AlGaInN, AlGaInP、GaP: Zn 或 GaP: N中的一种。
13.如权利要求11所述的发光二极管的制备方法，其特征在于，所述缓冲层的厚度为10纳米 50纳米。
14.如权利要求11所述的发光二极管的制备方法，其特征在于，在设置上电极的步骤之前，进一步包括预先在所述第二半导体层的表面形成多个微结构，具体包括以下步骤 在所述第二半导体层的表面设置另一碳纳米管层； 在设置有碳纳米管层的第二半导体层表面直接外延生长形成所述多个微结构；以及 去除所述碳纳米管层。
15.一种发光二极管的制备方法，其包括以下步骤 提供一基底； 在所述基底的表面依次生长一缓冲层及一本征半导体层； 在所述本征半导体层表面设置一碳纳米管层； 在设置有碳纳米管层的本征半导体层表面依次生长一第一半导体层、一活性层及一第二半导体层； 在所述第二半导体层表面设置一上电极； 去除所述基底、缓冲层及本征半导体层，使所述碳纳米管层暴露； 在所述碳纳米管层表面设置一下电极。
全文摘要
本发明涉及一种发光二极管的制备方法，其包括以下步骤提供一基底;在所述基底一表面设置一碳纳米管层；在设置有碳纳米管层的基底表面依次生长一第一半导体层、一活性层及一第二半导体层；在所述第二半导体层表面设置一上电极；去除所述基底，使所述碳纳米管层暴露；在所述碳纳米管层表面设置一下电极。
文档编号H01L33/00GK102760799SQ20111011076
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