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。
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。为了解决上述问题，现有技术中采用表面粗糙化或表面图形化发光二极管的出光面的方法改变光线的入射角度从而提高发光二极管的出光率。但是这种方法只能在较小程度上改变光线的入射角，对于入射角较大的大角度光仍无法有效地提取，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。—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；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；以及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一第二电极。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其一，所述碳纳米管层为自支撑结构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，通过设置碳纳米管层，并在碳纳米管层的表面外延生长第一半导体层，可于第一半导体层靠近基底的表面形成多个孔洞，避免了刻蚀等复杂工艺，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采用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。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；以及 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。
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，所述多个碳纳米管沿着平行于碳纳米管层表面的方向延伸，且多个碳纳米管之间具有多个空隙。
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，所述第一半导体层在与所述基底接触的表面具有多个纳米级的凹槽，该多个纳米级的凹槽与基底构成多个纳米级的孔洞。
6.如权利要求5所述的发光二极管的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管层设置于该孔洞内。
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7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方法包括分子束外延法、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。
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，所述刻蚀第二半导体层及活性层的部分区域的方法为反应离子刻蚀法。
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，所述刻蚀第二半导体层及活性层的部分区域的步骤之后进一步包括刻蚀第一半导体层的部分区域，在第一半导体层形成一台阶结构。
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，所述刻蚀第一半导体层的部分区域的步骤中所述碳纳米管层未被曝露。
12.如权利要求5所述的发光二极管的制备方法，其特征在于，所述多个孔洞为多个平行且间隔排列的条形孔洞。
13.如权利要求5所述的发光二极管，其特征在于，所述多个孔洞相互连通且分布在同一表面。
14.如权利要求5所述的发光二极管，其特征在于，所述多个孔洞的横截面的最大宽度为20纳米 200纳米。
15.如权利要求5所述的发光二极管，其特征在于，所述多个孔洞的横截面的最大宽度为50纳米 100纳米。
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；以及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。本发明提供的发光二极管的制备方法可得到具有较高出光率的发光二极管。
文档编号H01L33/00GK102760800SQ20111011076
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