本技术涉及第三代半导体,尤其涉及一种micro-led外延结构及器件。
背景技术:
1、基于第三代半导体材料的gan基micro-led新型显示具备高发光效率、高亮度、响应时间短和可靠性好的优良特性,被誉为继液晶显示器(liquid crystal display,lcd)和有机发光二极管(organic light-emitting diode,oled)显示的下一代显示技术。
2、近几年来,micro-led显示成为一个炙手可热的研究方向,得到国内外产业界和学术界的高度重视;另外,micro-led的光电调制带宽达ghz,远高于照明led,具有高速并行可见光通信的优势。但是目前micro-led应用于显示技术仍有一些问题需要解决,随着器件尺寸减小micro-led的外量子效率急剧下降,因为器件尺寸减小,表面积体积比增加,由切割造成器件侧壁表面损伤严重,导致电流泄露和外量子效率衰减,尤其当器件尺寸减小到100μm以下时,侧壁缺陷占比急剧增加,产生的表面态复合更加严重,影响器件光电特性。
3、综上,如何降低侧壁损伤造成的电流泄露对于实现小尺寸高效mciro-led芯片有着重要的意义。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足,本实用新型的目的在于提供一种micro-led外延结构及器件,能够避免载流子的侧壁扩散,改善了漏电性能,提高了发光效率。
2、为实现前述实用新型目的,本实用新型采用的技术方案包括:
3、第一方面,micro-led外延结构,包括沿外延方向依次层叠设置的第一氮化物层、氮化物有源层和第二氮化物层;所述第一氮化物层包括沿所述外延方向依次层叠的第一亚层和第二亚层,和/或,所述第二氮化物层包括沿所述外延方向依次层叠的第三亚层和第四亚层;所述第一亚层与第二亚层之间和/或所述第三亚层与第四亚层之间设置有图形结构;所述图形结构设置于所述第二亚层的边缘且与所述第一亚层相接;和/或,所述图形结构设置于所述第四亚层的边缘且与所述第三亚层相接;其中,所述图形结构具有相背的外侧壁和内侧壁,所述内侧壁面向所述第二亚层和/或第四亚层;且沿所述外延方向,所述内侧壁具有远离所述第二亚层或第四亚层的中心的形状变化,以使得所述第二亚层和/或第四亚层具有横截面宽度变大的形状变化。
4、进一步地,所述第一亚层与所述第二亚层之间和/或所述第三亚层与所述第四亚层之间还设置有多孔膜结构;所述多孔膜结构至少覆盖所述图形结构的顶面,和/或,所述第一亚层和/或所述第三亚层的部分表面。
5、进一步地,所述多孔膜结构覆盖所述图形结构的顶面、所述图形结构的内侧壁、处于所述图形结构之间的所述第一亚层与所述第三亚层。
6、进一步地,所述多孔膜结构具有相背的第一面和第二面,所述第二面与所述第二亚层或所述第四亚层相接;所述第一面上孔径尺寸小于所述第二面上的孔径尺寸,所述第一面上的孔密度高于所述第二面上的孔密度;沿所述外延方向所述多孔膜结构中孔洞的孔径尺寸由小变大。
7、进一步地,所述第二亚层包括沿所述外延方向依次层叠的第一间隔层与第二间隔层,所述第一间隔层的侧面被所述图形结构的内侧面所包围,并覆盖所述多孔膜结构的一部分,所述第二间隔层临近所述氮化物有源层并覆盖所述多孔膜结构的剩余部分以及所述第一间隔层,以间隔所述氮化物有源层和图形结构;和/或,所述第四亚层包括第三间隔层与第四间隔层,所述第三间隔层的侧面被所述图形结构的内侧面所包围,并覆盖所述多孔膜结构的一部分,所述第四间隔层临近所述第四亚层背向所述第三亚层的一面设置,并覆盖所述多孔膜结构的剩余部分以及所述第三间隔层。
8、进一步地,所述内侧壁的形状变化为台阶状;以所述外延方向为高度方向,处于所述第一亚层和所述第二亚层之间的所述图形结构的宽度小于处于所述第三亚层和所述第四亚层之间的图形结构的宽度;处于所述第一亚层和所述第二亚层之间的所述图形结构的高度大于处于所述第三亚层和所述第四亚层之间的图形结构的高度。
9、进一步地,所述图形结构与所述第一亚层相接的底面的宽度为0.1-2μm,所述第一亚层和所述第二亚层之间的所述图形结构的高度为0.1-0.5μm;所述图形结构与所述第三亚层相接的底面的宽度为0.2-2.5μm,所述第三亚层和所述第四亚层之间的所述图形结构的高度为0.05-0.2μm。
10、进一步地,所述内侧壁的台阶面处于所述图形结构的总高度的1/4-1/2之间的位置。
11、进一步地,所述第一氮化物层和第二氮化物层的导电类型相反;所述图形结构选自sio2图形结构,所述多孔膜结构选自sin纳米多孔膜结构;所述sin纳米多孔膜结构的厚度为2-20nm,其中的孔径尺寸为5-100nm。
12、作为上述技术方案的应用,本实用新型还提供了一种micro-led器件,其包括上述micro-led外延结构,以及与所述micro-led外延结构中的第一氮化物层电连接的第一电极以及与第二氮化物层电连接的第二电极。
13、进一步地,所述micro-led器件还包括衬底,多个所述micro-led外延结构在所述衬底表面阵列化设置。
14、基于上述技术方案,与现有技术相比,本实用新型的有益效果包括:
15、本实用新型所提供的micro-led外延结构通过在氮化物层的边缘设置图形结构,且该图形结构在外延方向上至少有一截面积减小的形状变化,使得氮化物层在外延方向上产生横截宽度的增加变化,第二氮化物层在厚度方向上至少具有增加的截面积,对载流子的分布起到了调节作用,在保证了第一氮化物层纵向厚度的同时,可以避免了载流子的侧壁扩散,改善了漏电性能,提高了发光效率;多孔膜结构则利用自身的多孔结构以及对亚层侧面接触面积的提升,从而提高了氮化物层的侧向外延能力,提高了micro-led外延结构的晶体质量,降低了micro-led外延结构中的位错缺陷,提高了氮化物有源层的辐射复合效率和漏电性能,提高了亚层与图形结构之间的结合力。
16、上述说明仅是本实用新型技术方案的概述,为了能够使本领域技术人员能够更清楚地了解本申请的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本实用新型的较佳实施例并配合详细附图说明如后。
1.一种micro-led外延结构,包括沿外延方向依次层叠设置的第一氮化物层、氮化物有源层和第二氮化物层;其特征在于,所述第一氮化物层包括沿所述外延方向依次层叠的第一亚层和第二亚层,和/或,所述第二氮化物层包括沿所述外延方向依次层叠的第三亚层和第四亚层;所述第一亚层与第二亚层之间和/或所述第三亚层与第四亚层之间设置有图形结构;
2.根据权利要求1所述的micro-led外延结构,其特征在于,所述第一亚层与所述第二亚层之间和/或所述第三亚层与所述第四亚层之间还设置有多孔膜结构;
3.根据权利要求2所述的micro-led外延结构,其特征在于,
4.根据权利要求2所述的micro-led外延结构,其特征在于,所述多孔膜结构具有相背的第一面和第二面,所述第二面与所述第二亚层或所述第四亚层相接;
5.根据权利要求2所述的micro-led外延结构,其特征在于,所述第二亚层包括沿所述外延方向依次层叠的第一间隔层与第二间隔层,所述第一间隔层的侧面被所述图形结构的内侧面所包围,并覆盖所述多孔膜结构的一部分,所述第二间隔层临近所述氮化物有源层并覆盖所述多孔膜结构的剩余部分以及所述第一间隔层,以间隔所述氮化物有源层和图形结构;
6.根据权利要求1所述的micro-led外延结构,其特征在于,所述内侧壁的形状变化为台阶状;
7.根据权利要求6所述的micro-led外延结构,其特征在于,所述图形结构与所述第一亚层相接的底面的宽度为0.1-2μm,所述第一亚层和所述第二亚层之间的所述图形结构的高度为0.1-0.5μm;
8.根据权利要求6-7中任意一项所述的micro-led外延结构,其特征在于,所述内侧壁的台阶面处于所述图形结构的总高度的1/4-1/2之间的位置。
9.根据权利要求2所述的micro-led外延结构,其特征在于,所述第一氮化物层和第二氮化物层的导电类型相反;所述图形结构选自sio2图形结构,所述多孔膜结构选自sin纳米多孔膜结构;
10.一种micro-led器件,其特征在于,包括权利要求1-9中任意一项所述的micro-led外延结构,以及与所述micro-led外延结构中的第一氮化物层电连接的第一电极以及与第二氮化物层电连接的第二电极。
