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专利号: 201110271678X
申请人: 青岛理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种大功率高亮度发光二极管芯片,其特征在于,包括:一个金属衬底,在金属衬底之上设有嵌入准光子晶体结构的LED外延片,外延片两侧设有钝化保护层;所述外延片自下向上依次设有:金属键合层、金属反射层、电流扩展和P型欧姆接触层、P型半导体层、发光层、嵌入准光子晶体结构的N型半导体层、N型欧姆接触电极。

2.如权利要求1所述的大功率高亮度发光二极管芯片,其特征在于,所述的嵌入准光子晶体结构的N型半导体层,其N型半导体层厚度是300nm-1500nm;嵌入准光子晶体材料为介电材料二氧化硅或者氮化硅;采用8重或12重二维准光子晶体结构,晶格常数

300-700nm,准光子晶体的高度50nm-150nm,准光子晶体结构置于N型半导体层的内部。

3.如权利要求1所述的大功率高亮度发光二极管芯片,其特征在于,所述金属衬底包括最下层P型欧姆接触电极,中间为转移金属衬底以及转移金属衬底之上的金属键合层,所述金属键合层包括在转移金属衬底溅射的金属键合层I,在外延片中的金属反射层上溅射的金属键合层II,转移金属衬底与金属反射层通过金属键合层I、金属键合层II键合,转移金属衬底为铜、铜合金、铝合金、银、镍或镍/铜中的一种;或为硅衬底;P型欧姆接触电极为Ti/Au、Ni/Au或Cr/Au的任意一种,厚度100nm-400nm。

4.如权利要求1或3所述的大功率高亮度发光二极管芯片,其特征在于,所述金属键合层为Ni/Au、Ti/Cu、Ti/Au或Au/Sn中的一种或者任意两种的组合。

5.如权利要求1所述的大功率高亮度发光二极管芯片,其特征在于,所述发光层为多层量子阱结构、双异质结结构、多层量子点结构或多层量子线,其厚度是50mm-200nm。

6.如权利要求1所述的大功率高亮度发光二极管芯片,其特征在于,所述N型欧姆接触电极为Ti/Al、Ti/Au、Cr/Au或Ti/AI/Ti/Au的任意一种,厚度100-400nm;所述钝化保护层为二氧化硅或氮化硅,厚度是100nm-600nm。

7.一种大功率高亮度发光二极管芯片的制造方法,其特征在于,包括如下工艺步骤:(1)外延片的制造;

(2)金属衬底制造;

(3)外延片和金属衬底的键合;

(4)剥离外延片上原有的临时衬底;

(5)去除外延片原有的成核层和缓冲层;

(6)减薄具有嵌入准光子晶体结构的N型半导体层;

(7)N型欧姆接触电极和P型欧姆接触电极的制作;

(8)钝化保护层制作。

8.如权利要求7所述的大功率高亮度发光二极管芯片的制造方法,其特征在于,所述步骤(1)外延片制造方法:首先,采用金属有机化学沉积外延MOCVD工艺在临时衬底上依次生长成核层、缓冲层、N型半导体层;

其次,从MOCVD中取出附有成核层、缓冲层和N型半导体层的衬底,在N型半导体层沉积一层介电层,采用纳米压印和等离子体刻蚀工艺在介电层形成纳米介质柱准光子晶体结构;将具有准光子晶体结构的外延片重新放入MOCVD,利用横向外延生长工艺继续生长N型半导体层、发光层、P型半导体层;

随后,从MOCVD中取出外延片,采用电子束蒸发工艺在P型半导体层之上沉积电流扩展和P型欧姆接触层以及金属反射层;最后,通过磁控溅射在金属反射层上溅射金属键合层II。

9.如权利要求7所述的一种大功率高亮度发光二极管芯片的制造方法,其特征在于,所述嵌入准光子晶体结构LED外延片制造中的准光子晶体结构的制造方法:首先采用等离子体增强化学气相沉积工艺在N型半导体层之上沉积一层二氧化硅或氮化硅为介电层;

随后,采用纳米压印和等离子体刻蚀在介电层上制作出纳米介质柱准光子晶体结构;

最后,去除抗蚀剂,并清洗,去除介电层表面的污物和氧化物。