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一種多方向生長(zhǎng)晶粒的ito薄膜及其制備方法、led芯片及其制備方法_2

文檔序號(hào):9913240閱讀:來源:國(guó)知局
-lnm,所述第一階段ITO 晶粒層與豎直方向的夾角為5-15°;進(jìn)一步優(yōu)選的,所述第一階段ITO晶粒層的厚度為lnm, 所述第一階段ITO晶粒層與豎直方向的夾角為15°。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的,所述第二階段ITO晶粒層的厚度為0.5-1.5nm,所述第二階段 ITO晶粒層與豎直方向的夾角為10-45° ;進(jìn)一步優(yōu)選的,第二階段ITO晶粒層的厚度為 1.5nm,ITO晶粒層與豎直方向的夾角為30°。
[0029]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的,所述第三階段ITO晶粒層的厚度為0.1-lnm,所述第三階段ITO 晶粒層與豎直方向的夾角為5-15°;進(jìn)一步優(yōu)選的,所述第三階段ITO晶粒層的厚度為lnm, 所述第三階段ITO晶粒層與豎直方向的夾角為15°。
[0030]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的,所述第四階段ITO晶粒層的厚度為0.5-1.5nm,所述第四階段 ITO晶粒層與豎直方向的夾角為10-45°;進(jìn)一步優(yōu)選的,所述第四階段ITO晶粒層的厚度為 1.5nm,所述第四階段ITO晶粒層與豎直方向的夾角為30°。
[0031]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的,所述步驟(7)中,得到的ITO薄膜的厚度為150-300nm,進(jìn)一步 優(yōu)選的,得到的ITO薄膜的厚度為300nm。
[0032] 一種LED芯片的制備方法,所述LED芯片具有多方向生長(zhǎng)晶粒的ITO薄膜,所述LED 芯片的制備方法包括本發(fā)明提供的上述多方向生長(zhǎng)晶粒的ITO薄膜的制備方法,具體步驟 包括:
[0033]①提供LED外延片;
[0034] ②對(duì)LED外延片依次進(jìn)行Mesa光刻和刻蝕處理,以暴露LED外延片的N-GaN層;
[0035] ③按照本發(fā)明提供的上述多方向生長(zhǎng)晶粒的ITO薄膜的制備方法,在P-GaN層上制 備所述多方向生長(zhǎng)晶粒的ITO薄膜;
[0036] ④蒸鍍P電極和N電極,得到LED芯片。
[0037] -種多方向生長(zhǎng)晶粒的ITO薄膜,所述多方向生長(zhǎng)晶粒的ITO薄膜采用本發(fā)明提供 的上述多方向生長(zhǎng)晶粒的ITO薄膜的制備方法制成,所述多方向生長(zhǎng)晶粒的ITO薄膜包括由 底至上依次蒸鍍的所述最底層ΙΤ0、所述第一階段ITO晶粒層、所述第二階段ITO晶粒層、所 述第三階段ITO晶粒層、所述第四階段ITO晶粒層。
[0038] -種LED芯片,所述LED芯片采用本發(fā)明提供的上述LED芯片的制備方法制成,所述 LED芯片包括由底至上依次蒸鍍的所述LED外延片、所述最底層ΙΤ0、所述第一階段ITO晶粒 層、所述第二階段ITO晶粒層、所述第三階段ITO晶粒層、所述第四階段ITO晶粒層、所述P電 極、所述N電極。
[0039]本發(fā)明的有益效果為:
[0040] 1、本發(fā)明蒸鍍出來晶粒存在多種方向,可在三維空間上對(duì)光進(jìn)行多層散射,相比 較僅對(duì)ITO薄膜表面粗化,大大提高了光的散射角度,將光的外提取效率提高到50%以上。 [0041 ] 2、本發(fā)明方法得到ITO薄膜相對(duì)與光刻圖形法得到的良率高,生產(chǎn)過程重復(fù)性高。
[0042] 3、本發(fā)明僅僅通過添加電磁線圈,通過改變電流來控制粒子的偏轉(zhuǎn)角度,使得沒 有增加額外的工藝步驟和昂貴的刻蝕和光刻設(shè)備,方法簡(jiǎn)單,過程可控,適合規(guī)?;a(chǎn)。
【附圖說明】
[0043] 圖1為本發(fā)明電磁線圈的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0044] 圖1中,將線圈纏在T字型鐵芯上,通入如圖1方向的電流,產(chǎn)生如圖中方向的磁感 應(yīng)強(qiáng)度B。
[0045] 圖2為粒子偏轉(zhuǎn)的半徑R較小時(shí)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖;
[0046] 圖3為粒子偏轉(zhuǎn)的半徑R較大時(shí)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖;
[0047] 圖4為電流-時(shí)間i-t圖像示意圖,橫坐標(biāo)t表示時(shí)間,縱坐標(biāo)i表示通入電磁線圈的 電流;
[0048] 圖5為半徑-時(shí)間R-t圖像示意圖,橫坐標(biāo)t表示時(shí)間,縱坐標(biāo)R表示粒子偏轉(zhuǎn)的半 徑;
[0049]圖6為一個(gè)生長(zhǎng)周期4T內(nèi)多方向生長(zhǎng)晶粒的ITO薄膜結(jié)構(gòu)示意圖;
[0050]圖6中,1、最底層IT0,2、第一階段ITO晶粒層,3、第二階段ITO晶粒層,4、第三階段 ITO晶粒層,5、第四階段ITO晶粒層。
【具體實(shí)施方式】
[0051]下面結(jié)合說明書附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步限定,但不限于此。
[0052] 實(shí)施例1
[0053] 一種多方向生長(zhǎng)晶粒的ITO薄膜的制備方法,具體步驟包括:
[0054] (1)在蒸鍍腔室安裝電磁線圈,使電磁線圈產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與蒸鍍腔室 內(nèi)蒸發(fā)源發(fā)射粒子的方向垂直;
[0055] (2)往蒸鍍腔室內(nèi)通入氧氣,蒸鍍腔室內(nèi),真空度為5xl(T5T〇rr,通氧量為5 SCCm;在 蒸鍍腔室頂端通入氧氣;蒸鍍速率為0.3A/S,在LED外延片表面蒸鍍最底層ITOl,生成的最底 層ITOl的厚度為150A,最底層ITOl的晶粒的直徑為IOnm;此步驟不給電磁線圈通電流,最底 層ITOl上晶粒豎直打到LED外延片上,生成的晶粒是豎直向上的,目的是保證最底層ITOl致 密,保證與LED外延片的接觸電壓較低。所述LED外延片為氮化鎵基藍(lán)光LED外延片。
[0056] (3)在周期T內(nèi),往電磁線圈中通入恒定電流il,在最底層ITOl上生長(zhǎng)一層第一階 段ITO晶粒層2;T的取值為60s,i 1的取值為0.5A;所述第一階段ITO晶粒層2的厚度為0. lnm, 所述第一階段ITO晶粒層2與豎直方向的夾角為5°;該步驟生成的粒子偏轉(zhuǎn)的半徑R較大,所 以第一階段ITO晶粒層2晶粒生長(zhǎng)的角度偏離豎直方向的夾角不是很大,目的是第一階段 ITO晶粒層2生長(zhǎng)已經(jīng)出現(xiàn)方向改變但是變化不大,是過渡層,先保證與最底層ITOl之間晶 粒的生長(zhǎng)方向的變化不會(huì)過大。
[0057] (4)在周期T內(nèi),往電磁線圈中通入恒定電流i2,在第一階段ITO晶粒層2上生長(zhǎng)一 層第二階段ITO晶粒層3,i2的取值為2A,所述第二階段ITO晶粒層3的厚度為0.5nm,所述第 二階段ITO晶粒層3與豎直方向的夾角為10°;該步驟生成的粒子偏轉(zhuǎn)的半徑R較小,所以第 二階段ITO晶粒層3晶粒生長(zhǎng)的角度偏離豎直方向的夾角較大。目的是使第二階段ITO晶粒 層3生長(zhǎng)方向大幅度改變,擴(kuò)大光散射的角度。
[0058] (5)在周期T內(nèi),往電磁線圈中反向通入恒定電流il,在第二階段ITO晶粒層3上生 長(zhǎng)一層第三階段ITO晶粒層4;所述第三階段ITO晶粒層4的厚度為O.lnm,所述第三階段ITO 晶粒層4與豎直方向的夾角為5°;該步驟生成的粒子偏轉(zhuǎn)的半徑R較大,所以第三階段ITO晶 粒層4晶粒生長(zhǎng)的角度偏離豎直方向的夾角不大。目的是使第三階段ITO晶粒層4晶粒生長(zhǎng) 方向和第二階段ITO晶粒層3晶粒的方向相反但是變化不會(huì)過大,也是過渡層。
[0059] (6)在周期T內(nèi),往電磁線圈中反向通入恒定電流i2,在第三階段ITO晶粒層4上生 長(zhǎng)一層第四階段ITO晶粒層5;所述第四階段ITO晶粒層5的厚度為0.5nm,所述第四階段ITO 晶粒層5與豎直方向的夾角為10°;該步驟生成的粒子偏轉(zhuǎn)的半徑R較小,所以第四階段ITO 晶粒層5晶粒生長(zhǎng)的角度偏離豎直方向夾角較大。目的是使第四階段ITO晶粒層5晶粒生長(zhǎng) 方向與第二階段ITO晶粒層3晶粒生長(zhǎng)方向關(guān)于豎直方向?qū)ΨQ,盡可能大的擴(kuò)大光散射的角 度。
[0060] (7)循環(huán)執(zhí)行步驟(2)至步驟(6),直至ITO薄膜達(dá)到所需的厚度150nm。如圖6所示。 [00611本實(shí)施例得到的多方向生長(zhǎng)晶粒的ITO薄膜光的外提取效率提高了50%以上。 [0062]在蒸鍍腔室安裝電磁線圈,能產(chǎn)生如圖1所示的磁場(chǎng),磁場(chǎng)的在蒸鍍腔室內(nèi)是均勻 分布的,根據(jù)右手螺旋定則磁場(chǎng)的方向和強(qiáng)弱由電磁線圈的電流決定,大小與電磁線圈的 電流i成正比。根據(jù)帶電粒子在磁場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)做圓周運(yùn)動(dòng),圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R與磁感應(yīng)強(qiáng) 度B及質(zhì)量m、帶電量q、入射速度V之間的關(guān)系是R=mv/qB,當(dāng)m、v、q不變的情況下,半徑R與 磁感應(yīng)強(qiáng)度B成反比。半徑R越小粒子到達(dá)襯底表面與豎直方向的夾角越大,從而生成的晶 粒的方向與豎直方向的夾角也就越大,如圖2所示,反之,則半徑R越大形成的夾角越小,如 圖3所示。如果將電磁線圈的電流i反向,則磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向也反向,根據(jù)左手定則,粒子 做圓周運(yùn)動(dòng)的方向也會(huì)改變,從而生成晶粒的方向也會(huì)改變,與電磁線圈的電流i反向時(shí)生 成的晶粒方向關(guān)于豎直方向?qū)ΨQ。所通的電磁線圈的電流i是如圖4所示的周期性變化的電 流,所以磁感應(yīng)強(qiáng)度B也是周期性變化的如圖5所示。按照此周期變化電流所蒸鍍出來ITO晶 粒存在多種方向,可在三維空間上對(duì)光進(jìn)行多層散射。
[0063] 實(shí)施例2
[0064]根據(jù)實(shí)施例1所述的一種多方向生長(zhǎng)晶粒的ITO薄膜的制備方法,其區(qū)別在于:
[0065]步驟(2)中,蒸鍍腔室內(nèi),真空度為7xl(T5T〇rr,通氧量為IOsccm;在蒸鍍腔室頂端 通入氧氣;蒸鍍速率為0.5A/S,生成的最底層ITOl的厚度為300A,最底層ITOl的晶粒的直徑 為20nm;所述LED外延片為鋁鎵銦磷四元紅光LED
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