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专利号: 2018106982774
申请人: 天津工业大学
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:2023-09-13
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种金属光子晶体耦合增强nano-LED阵列,其特征在于:包括:Si衬底、位于Si衬底上的Ni/Au金属阵列和p电极连接线、位于Ni/Au金属阵列上的nano-LED阵列、位于nano-LED阵列上的n型GaN层、位于n型GaN层上的Ti/Au金属层;其中nano-LED阵列自下而上包括:Ni/Au金属层、位于Ni/Au金属层上的Ag金属层、位于Ag金属层上的p型GaN层、位于p型GaN层上的InGaN/GaN量子阱层、位于InGaN/GaN量子阱层上的n型GaN层;所述Ni/Au金属阵列包括下方的Ni金属阵列和上方的Au金属阵列;所述Ti/Au金属层包括下方的Ti金属阵列和上方的Au金属阵列;每个nano-LED单体有单独的p接触,所有nano-LED单体共用一个n接触;所述Ag金属层在阵列中构成Ag金属光子晶体,利用光子禁带和金属表面等离激元的性质增强发光效率,Ag金属阵列的直径为140nm、周期为800nm,其中表面等离激元由Ag金属层产生;中间部分为倒装结构,利用Ag金属光子晶体的反射镜作用减少了底部衬底的吸收;所述nano-LED阵列与Ag金属光子晶体周期保持一致、且两者的直径相同;所述nano-LED阵列与Si衬底上的Ni/Au金属阵列周期保持一致、且直径相同。

2.一种基于权利要求1所述金属光子晶体耦合增强nano-LED阵列的制造方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤101、在Si衬底上利用金属有机化合物化学气相沉淀技术相继生长Ni金属层和Au金属层,通过等离子体刻蚀技术形成Ni/Au阵列和p电极连接线;

步骤102、在蓝宝石衬底上利用金属有机化合物化学气相沉淀技术相继生长n型GaN层、量子阱层、p型GaN层、Ag金属层、Ni金属层、Au金属层;所述量子阱层为InGaN和GaN的交替结构;

步骤103、通过等离子体刻蚀法刻蚀Au金属层至n型GaN层厚度的1/3位置,形成nano-LED阵列;

步骤104、利用倒装技术和金属键合技术将nano-LED阵列与Si衬底上的Ni/Au金属阵列一对一键合;

步骤105、剥离此时位于最上面位置的蓝宝石衬底,利用金属有机化合物化学气相沉淀技术在n型GaN层上相继生长Ti金属层和Au金属层,形成n电极。

3.根据权利要求2所述金属光子晶体耦合增强nano-LED阵列的制造方法,其特征在于:所述步骤103中,制备含有金属光子晶体的nano-LED阵列的具体步骤为:步骤1031、在Au金属层上表面旋涂光刻胶;

步骤1032、以光刻胶做掩膜版,通入刻蚀气体,其中刻蚀气体体积比:BCl3:Cl2:Ar=6:

3:20,刻蚀时长为220秒;

步骤1033、利用等离子体刻蚀法刻蚀周期为800nm、直径为140nm的阵列;

步骤1034、去胶。

4.根据权利要求2所述金属光子晶体耦合增强nano-LED阵列的制造方法,其特征在于:所述步骤101具体为:

步骤1011、在Si衬底上利用金属有机化合物化学气相沉淀技术生长8nm的Ni层;

步骤1012、在Ni金属层上利用金属有机化合物化学气相沉淀技术生长2nm的Au层;

步骤1013、在Au层上旋涂光刻胶;

步骤1014、利用光刻胶制作掩膜版,通入刻蚀气体,其中刻蚀气体体积比:BCl3:Cl2:Ar=6:3:20,刻蚀时长为10秒;

步骤1015、通过等离子体刻蚀技术刻蚀出周期为800nm、直径为140nm的Ni/Au阵列和宽为70nm的p电极连接线。