專利名稱：一種ZnO基發(fā)光二極管及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光二極管。
背景技術(shù)：
ZnO是一種理想的短波長發(fā)光器件材料。目前，ZnO基發(fā)光二極管(LED)有異質(zhì)結(jié)構(gòu)形式的，如p-SrCu2O2/n-ZnO，這種LED發(fā)光波長不可調(diào)，也有將電極做在有源區(qū)異側(cè)的，這種結(jié)構(gòu)由于電極材料對(duì)光的吸收作用，大大限制了發(fā)光效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種發(fā)光層能帶可調(diào)，具有量子阱結(jié)構(gòu)，且高發(fā)光效率的ZnO基LED。
本發(fā)明的ZnO基發(fā)光二極管在襯底上自下而上1)先沉積n-ZnO薄膜。2)沉積CdxZn1-xO薄膜。3)沉積p-ZnO薄膜，該步采用Al、N共摻技術(shù)。4)第一次光刻，分割出LED小單元。5)第二次用干法刻蝕技術(shù)光刻出n-ZnO臺(tái)階。6)第三次用lift-off工藝光刻出p型電極。7)第四次用lift-off工藝光刻出n型電極。
本發(fā)明方案的ZnO基發(fā)光二極管，形成n-ZnO/CdxZn1-xO/p-ZnO單量子阱，將p、n電極制作在有源層同側(cè)，采用背面出光，n-ZnO，p-ZnO制作過程中都采用AlxZn1-x靶材，靶材AlxZn1-x中的x為0＜x＜0.4，CdxZn1-xO中的x為0＜x＜1，p型ZnO中的p型摻雜劑的來源為NH3、N2O、NO、NO2或者N2中的一種或幾種，在0-1之間調(diào)節(jié)CdxZn1-xO的X值改變發(fā)光波段，使得到發(fā)射紫外光、紫光、綠光或藍(lán)光，本發(fā)明的ZnO基發(fā)光二極管，所選襯底是玻璃或硅片或藍(lán)寶石或氧化鋅。
本發(fā)明方案的ZnO基發(fā)光二極管其制備方法包括以下步驟如圖1所示a)、在襯底(1)上自下而上依次沉積n-ZnO薄膜(2)、CdxZn1-xO基層(3)，p-ZnO薄膜層(4)；b)、然后依次進(jìn)行光刻，第一次光刻分割出LED單元，第二次光刻出n型臺(tái)階，第三次光刻出p電極(5)，第四次光刻出n電極(6)。
第一次光刻中采用的腐蝕液為H3PO4或HCl或HNO3；第二次光刻中采用干法腐蝕氣氛為CF4或SF6；n型電極材料為Al或者Ti/Al，p型電極材料為Au或Ti/Au或Ag或Pt。
這種ZnO基發(fā)光二極管的優(yōu)點(diǎn)有1)p、n型ZnO制作過程都采用AlxZn1-x靶材，避免了傳統(tǒng)工藝制作p型ZnO時(shí)需更換成純Zn靶這一步驟，不需打開真空室，減少了pn結(jié)界面的污染，減少了非輻射復(fù)合，提高了發(fā)光效率。
2)將電極制作在同側(cè)，可從透明襯底背面采光，克服了傳統(tǒng)工藝將電極做在異側(cè)發(fā)光效率低的弊端。
3)利用光刻技術(shù)分割出小的LED單元，提高了電注入，減少了非輻射復(fù)合，減小了漏電流。
4)發(fā)光波段可調(diào)，同時(shí)界面匹配好。


圖1為ZnO基發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)圖。
圖2為利用共摻技術(shù)生長的p-ZnO薄膜的SIMS分布圖。
具體實(shí)施例方式
參見附圖1，本發(fā)明的ZnO基發(fā)光二極管在襯底上依次沉積n-ZnO薄膜2，CdxZn1-xO基層3，p-ZnO薄膜層4，然后進(jìn)行第一、第二、第三、第四次光刻，分別得到分割出的pn結(jié)單元，n型ZnO臺(tái)階、p型電極5，n型電極6。其中CdxZn1-xO基層中x值在0-1間可調(diào)，通過調(diào)節(jié)x值改變發(fā)光波段，可得到發(fā)射紫外光、紫光、綠光或藍(lán)光。
本發(fā)明中的p-ZnO薄膜可以采用共摻雜技術(shù)生長而成的，附圖2中給出其SIMS分布圖。
權(quán)利要求
1.一種ZnO基發(fā)光二極管，其特征是形成n-ZnO/CdxZn1-xO/p-ZnO單量子阱，將p、n電極制作在有源層同側(cè)，采用背面出光。
2.按權(quán)利要求1所述的ZnO基發(fā)光二極管，其特征是所述的n-ZnO，p-ZnO制作過程中都采用AlxZn1-x靶材。
3.按權(quán)利要求2所述的ZnO基發(fā)光二極管，其特征是所述的靶材AlxZn1-x中的x為0＜x＜0.4；所述的CdxZn1-xO中的x為0＜x＜1。
4.按權(quán)利要求1-3中任一所述的ZnO基發(fā)光二極管，其特征是所述的p型ZnO中的p型摻雜劑的來源為NH3、N2O、NO、NO2或者N2中的一種或幾種。
5.按權(quán)利要求1-3任一所述的ZnO基發(fā)光二極管，其特征是在0-1之間調(diào)節(jié)CdxZn1-xO的X值改變發(fā)光波段，使得到發(fā)射紫外光、紫光、綠光或藍(lán)光。
6.按權(quán)利要求1-3任一所述的ZnO基發(fā)光二極管，其特征是所選襯底是玻璃或硅片或藍(lán)寶石或氧化鋅。
7.一種制備權(quán)利要求1所述的ZnO基發(fā)光二極管的方法，其特征是包括以下步驟a)、在襯底(1)上自下而上依次沉積n-ZnO薄膜(2)、CdxZn1-xO基層(3)，p-ZnO薄膜層(4)；b)、然后依次進(jìn)行光刻，第一次光刻分割出LED單元，第二次光刻出n型臺(tái)階，第三次光刻出p電極(5)，第四次光刻出n電極(6)。
8.按權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征是第一次光刻中采用的腐蝕液為H3PO4或HCl或HNO3。
9.按權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征是第二次光刻中采用干法腐蝕氣氛為CF4或SF6。
10.按權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征是n型電極材料為Al或者Ti/Al，p型電極材料為Au或Ti/Au或Ag或Pt。
全文摘要
本發(fā)明的ZnO基發(fā)光二極管在襯底上依次沉積n－ZnO薄膜，Cd
文檔編號(hào)H01L33/00GK1529365SQ20031010798
公開日2004年9月15日 申請(qǐng)日期2003年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月14日
發(fā)明者葉志鎮(zhèn), 袁國棟, 黃靖云, 曾昱嘉, 呂建國, 馬德偉 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)