专利汇可以提供发光二极管和激光器制作方法及发光二极管和激光器专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种发光 二极管 和 激光器 制作方法及 发光二极管 和激光器,方法是将发光二极管和激光器直接 外延 生长 在单晶 硅 薄膜 石英 衬底上或外延生长在沉积有 缓冲层 的 单晶硅 薄膜石英衬底上。 半导体 发光二极管结构有与石英衬底键合单晶硅薄膜;形成在石英衬底上的单晶硅 电极 层;外延生长在单晶硅电极层上的LED的N层;位于LED的N层上的LED 发光层 ;位于LED的发光层上的LED的P层;形成在P层上的LED顶部电极。半导体激光器结构有与石英衬底键合单晶硅薄膜;形成在石英衬底上的单晶硅电极层;外延生长在单晶硅电极层上的LD的N层;位于LD的N层之上的LD的有源层;位于LD的有源层之上的LD的P层;形成在LD的P层之上的LD的顶部电极。本 发明 可实现LED和LD器件的底发光,可提高LED和LD的 发光效率 。,下面是发光二极管和激光器制作方法及发光二极管和激光器专利的具体信息内容。
1.一种半导体发光二极管和激光器的制作方法,其特征在于,是将发光二极管和激 光器是直接外延生长在单晶硅薄膜石英衬底上或外延生长在沉积有缓冲层的单晶硅薄膜 石英衬底上。
2.根据权利要求1所述的半导体发光二极管和激光器制作方法,其特征在于,包括 下述步骤:
(1)将单晶硅片化学机械抛光达到设定厚度后,在设定深度内,进行氢离子注入, 在离单晶硅衬底的顶表面设定深度处形成一个含氢量的薄层;
(2)将单晶硅的抛光表面与抛光的石英衬底键合,通过高温退火过程,在氢含量的 薄层处形成分离间隙,使薄层上的注入有氢离子的单晶硅薄膜与衬底分离,与石英衬底 键合形成单晶硅薄膜石英衬底;
(3)对形成的单晶硅薄膜石英衬底进行高温退火,以加强薄膜的键合特性,恢复氢 注入过程中在单晶硅薄膜中所产生的缺陷;
(4)对单晶硅薄膜石英的单晶硅膜进行减薄和表面抛光,形成外延不同种类半导体 发光二极管和激光器所需厚度的单晶硅薄膜;
(5)对单晶硅薄膜进行剂量为5×1019-5×1021/立方厘米的磷离子注入掺杂,之后 在700℃-1100℃高温活化,形成导电电极;
(6)用金属有机化合物化学气相沉积或分组束外延的方法依次外延生长半导体发光 二极管和激光器的N层、有源发光层和P层;
(7)用溅射、蒸发或电子束蒸发的方法沉积高反射低电阻的金属层,形成半导体发 光二极管和激光器的顶部电极。
3.根据权利要求2所述的半导体发光二极管和激光器制作方法,其特征在于,在第 (1)步所述的设定深度为100nm-300nm。
4.根据权利要求2所述的半导体发光二极管和激光器制作方法,其特征在于,在第 (1)步注入的氢离子剂量为4-6E16/cm2。
5.根据权利要求2所述的半导体发光二极管和激光器制作方法,其特征在于,所述 的高温退火温度为100-600℃。
6.根据权利要求2所述的半导体发光二极管和激光器制作方法,其特征在于,在第 (4)步所述的不同种类LED和LD包括有:以InGaN/GaN多量子阱为有源层的蓝光LED, 或以InGaN/GaN多量子阱为有源层的绿光LED,或以InGaN/GaN,InGaAs/GaAs和 InGaP/InP多量子阱为有源层的红光LED,或以InGaN/GaN、InGaAs/GaAs和InGaP/InP 多量子阱为有源层的红外、红光、绿光、蓝光LD。
7.根据权利要求2或6所述的半导体发光二极管和激光器制作方法,其特征在于, 在第(4)步所述的不同种类半导体发光二极管和激光器所需厚度为:当外延蓝光半导体 发光二极管或激光器时的单晶硅膜的厚度为30nm;当外延绿、红光的半导体发光二极管 或激光器的单晶硅膜的厚度为50nm-100nm。
8.根据权利要求1或2所述的半导体发光二极管和激光器制作方法,其特征在于, 所述的单晶硅薄膜的晶向为<111>、<100>或<110>晶向。
9.根据权利要求2所述的半导体发光二极管和激光器制作方法,其特征在于,在第 (5步)中,还可在单晶薄膜上生长缓冲层,构成沉积有缓冲层的单晶硅薄膜石英(SOQ) 衬底。
10.根据权利要求9所述的半导体发光二极管和激光器制作方法,其特征在于,所 述的缓冲层为AlN或ZnO或SiC薄膜,或这三种薄膜中的任意两种或三种的混合。
11.根据权利要求1或2所述的半导体发光二极管和激光器制作方法,其特征在于, 所述制得的半导体发光二极管和半导体激光器为于III-V族异质结、量子阱、量子线和 量子点半导体发光二极管和半导体激光器,II-VI族异质结、量子阱、量子线和量子点半 导体发光二极管和半导体激光器,V族异质结、量子阱、量子线和量子点半导体发光二极 管和半导体激光器,以及有机高分子和小分子半导体发光二极管和半导体激光器。
12.根据权利要求1或2所述的半导体发光二极管和激光器制作方法,其特征在于, 所述的半导体发光二极管和激光器器件的顶部电极为Pb或Au或Ti或Al或Ag或Mg或 Ca的金属电极。
13.一种采用权利要求2所述方法制作的半导体发光二极管,其特征在于,包括有 与石英衬底(201)键合单晶硅薄膜(103);加温活化后形成在石英衬底(201)上的单 晶硅电极层(301);外延生长在单晶硅电极层(301)上的LED的N层材料(601);位 于LED的N层材料(601)之上的LED的发光层(602);位于LED的发光层(602)之上 的LED的P层(603);形成在P层(603)之上的LED的顶部电极(604)。
14.根据权利要求13所述的采用权利要求2所述方法制作的半导体发光二极管,其 特征在于,所述单晶硅薄膜(103)的晶向为<111>或<100>或<110>晶向。
15.根据权利要求13所述的采用权利要求2所述方法制作的半导体发光二极管,其 特征在于,在所述的单晶硅诱导及电极层(301)和LED的N层材料(601)之间还可形 成有缓冲层(701),而所述的LED的N层材料(601)通过金属电极(702)与单晶硅电 极层(301)相连。
16.根据权利要求15所述的采用权利要求2所述方法制作的半导体发光二极管,其 特征在于,所述的缓冲层(701)是由AlN或ZnO或SiC构成。
17.根据权利要求13所述的采用权利要求2所述方法制作的半导体发光二极管,其 特征在于,所述的半导体发光二极管为III-V族异质结、量子阱、量子线和量子点半导 体发光二极管,或II-VI族异质结、量子阱、量子线和量子点半导体发光二极管,或V 族异质结、量子阱、量子线和量子点半导体发光二极管,或有机高分子和小分子半导体 发光二极管。
18.一种采用权利要求2所述方法制作的半导体激光器,其特征在于,包括有与石 英衬底(201)键合单晶硅薄膜(103);加温活化后形成在石英衬底(201)上的单晶硅 电极层(301);外延生长在单晶硅电极层(301)上的LD的N层材料(801);位于LD 的N层材料(801)之上的LD的有源层(802);位于LD的有源层(802)之上的LD的P 层(803);形成在LD的P层(803)之上的LD的顶部电极(604)。
19.根据权利要求18所述的采用权利要求2所述方法制作的半导体激光器,其特征 在于,所述单晶硅薄膜(103)的晶向为<111>或<100>或<110>晶向。
20.根据权利要求18所述的采用权利要求2所述方法制作的半导体激光器,其特征 在于,在所述的单晶硅诱导及电极层(301)和LD的N层材料(801)之间还可形成有缓 冲层(701),而所述的LD的N层材料(801)通过金属电极702与单晶硅电极层(301) 相连。
21.根据权利要求20所述的采用权利要求2所述方法制作的半导体激光器,其特征 在于,所述的缓冲层(701)是由AlN或ZnO或SiC构成。
22.根据权利要求18所述的采用权利要求2所述方法制作的半导体激光器,其特征 在于,所述的半导体激光器为III-V族异质结、量子阱、量子线和量子点半导体激光器, 或II-VI族异质结、量子阱、量子线和量子点半导体发光二极管,或V族异质结、量子 阱、量子线和量子点半导体发光二极管,或有机高分子和小分子半导体激光器。
本发明涉及一种半导体发光二极管和半导体激光器。特别是涉及一种在单晶硅薄膜 石英衬底上外延生长半导体发光二极管和半导体激光器的发光二极管和激光器制作方法 及发光二极管和激光器。
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