一种红光倒装Micro-LED芯片及其制备方法

本申请涉及半导体发光器件，具体涉及一种红光倒装micro-led芯片及其制备方法。

背景技术：

1、目前，micro-led芯片因具有亮度高、响应度高、寿命长、对比度高及可靠性高等优势被誉为下一代显示技术，在可穿戴柔性电子、虚拟现实、增强现实以及手机和平板等领域展现出巨大的应用潜力。

2、相关技术中，实现micro-led大规模生产应用需要高良率和高光效的红绿蓝三基色micro-led芯片，就目前而言，蓝光ingan基micro-led能够满足实际生产应用的要求，然而当提高量子阱铟组分使发光波长拓展至长波段，micro-led有源区中存在很强的极化电场导致能带弯曲、电子空穴波函数分离、俄歇复合加剧，极化电场最终导致长波长micro-led发光效率显著降低的同时发光波长发生漂移，阻碍了ingan基micro-led的应用。因此，获得高效率的红光micro-led是本领域技术人员亟须解决的关键问题。

技术实现思路

1、本申请提供一种红光倒装micro-led芯片及其制备方法，可以解决相关技术中红光micro-led芯片有源区中极化电场随波长而增加，导致micro-led芯片发光效率较低和发光波长漂移的技术问题。

2、第一方面，本申请实施例提供一种红光倒装micro-led芯片，其包括：基底，所述基底上生长有外延结构；所述外延结构包括n型层、铟组分渐变量子阱有源区和p型层，所述n型层位于所述铟组分渐变量子阱有源区靠近所述基底的一侧，且所述p型层位于所述铟组分渐变量子阱有源区远离所述基底的一侧。

3、结合第一方面，在一种实施方式中，所述铟组分渐变量子阱有源区包括第一铟镓氮量子阱层和第二铟镓氮量子阱层，所述第一铟镓氮量子阱层位于所述n型层与所述第二铟镓氮量子阱层之间，所述第二铟镓氮量子阱层位于所述第一铟镓氮量子阱层与所述p型层之间；沿所述外延结构的生长方向，所述第一铟镓氮量子阱层中的铟组分由低到高线性变化，所述第二铟镓氮量子阱层中的铟组分由高到低线性变化。

4、结合第一方面，在一种实施方式中，所述第一铟镓氮量子阱层为inx～yga1-(x～y)n层，所述第二铟镓氮量子阱层为iny～xga1-(y～x)n层，其中，x＝0且x＜y，x线性增加至y，y＞38％。

5、结合第一方面，在一种实施方式中，所述铟组分渐变量子阱有源区中的量子阱对数为1～9对，每对量子阱的厚度为2～3nm，量子势垒为gan层，厚度为7～13nm。

6、结合第一方面，在一种实施方式中，所述外延结构还包括超晶格预阱层，所述超晶格预阱层位于所述n型层与所述铟组分渐变量子阱有源区之间。在micro-led芯片的外延结构中设置超晶格预阱层，能够改善外延层之间的晶格失配引起的面内应力、极化电场、组分牵引效应，以及ingan量子阱中的相分离、in组分团簇问题，提升micro-led芯片的波长稳定性、发光光谱带宽和发光效率。

7、结合第一方面，在一种实施方式中，所述超晶格预阱层由第三铟镓氮量子阱层和gan层交替排列构成，其中，第三铟镓氮量子阱层中的铟组分含量大于所述铟组分渐变量子阱有源区中铟组分的最高含量且小于所述铟组分渐变量子阱有源区中铟组分的最低含量。

8、结合第一方面，在一种实施方式中，所述超晶格预阱层的周期数为1～30，且所述超晶格预阱层中所述第三铟镓氮量子阱层的厚度为3～6nm，gan层的厚度为10～25nm。

9、第二方面，本申请实施例提供了一种红光倒装micro-led芯片的制备方法，其包括：

10、在基底上生长外延结构，其中，所述外延结构包括n型层、铟组分渐变量子阱有源区和p型层，所述n型层位于所述铟组分渐变量子阱有源区靠近所述基底的一侧，且所述p型层位于所述铟组分渐变量子阱有源区远离所述基底的一侧。

11、结合第二方面，在一种实施方式中，所述铟组分渐变量子阱有源区基于mocvd技术制备，并且通过调控外延生长过程中的金属有机源tmin流量场的大小，使tmin流量线性变化，实现所述铟组分渐变量子阱有源区中铟组分的渐变。

12、结合第二方面，在一种实施方式中，在基底上生长外延结构之后，还包括以下步骤：

13、在所述p型层的表面沉积氧化铟锡导电层；

14、在所述氧化铟锡导电层上制备p电极，并在所述n型层上制备n电极；

15、沉积p焊盘和n焊盘，使所述p焊盘与所述p电极电连接，所述n焊盘与所述n电极电连接。

16、本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果包括：

17、通过在芯片的外延结构中采用铟组分渐变量子阱有源区，利用铟组分渐变量子阱有源区中铟组分的渐变增加抵消极化电场导致的势能线性降低，从而抑制俄歇复合过程、缓解大电流下的效率衰减，提高出光颜色的纯度和稳定性，解决了相关技术中红光micro-led芯片有源区中极化电场随波长而增加，导致micro-led芯片发光效率较低和发光波长漂移的技术问题。

技术特征：

1.一种红光倒装micro-led芯片，其特征在于，其包括：

2.如权利要求1所述的红光倒装micro-led芯片，其特征在于，

3.如权利要求2所述的红光倒装micro-led芯片，其特征在于，

4.如权利要求1所述的红光倒装micro-led芯片，其特征在于，

5.如权利要求1所述的红光倒装micro-led芯片，其特征在于，

6.如权利要求5所述的红光倒装micro-led芯片，其特征在于，

7.如权利要求6所述的红光倒装micro-led芯片，其特征在于，

8.一种红光倒装micro-led芯片的制备方法，其特征在于，其包括：

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，

10.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，在基底(1)上生长外延结构(2)之后，还包括以下步骤：

技术总结本申请涉及一种红光倒装Micro‑LED芯片及其制备方法，红光倒装Micro‑LED芯片包括：基底，所述基底上生长有外延结构；所述外延结构包括n型层、铟组分渐变量子阱有源区和p型层，所述n型层位于所述铟组分渐变量子阱有源区靠近所述基底的一侧，且所述p型层位于所述铟组分渐变量子阱有源区远离所述基底的一侧。本申请通过在芯片的外延结构中采用铟组分渐变量子阱有源区，利用铟组分渐变量子阱有源区中铟组分的渐变增加抵消极化电场导致的势能线性降低，从而抑制俄歇复合过程、缓解大电流下的效率衰减，提高出光颜色的纯度和稳定性，解决了相关技术中红光Micro‑LED芯片有源区中极化电场随波长而增加，导致Micro‑LED芯片发光效率较低和发光波长漂移的技术问题。技术研发人员：周圣军,赵晓宇受保护的技术使用者：武汉大学技术研发日：技术公布日：2024/9/9