本發(fā)明屬半導體照明技術領域，特別涉及一種縱向pinge發(fā)光二極管。

背景技術：

紅外發(fā)光二極管(lightemittingdiode,簡稱led)是一種將電能轉(zhuǎn)換為光能的近紅外發(fā)光器件，它具有體積小、功耗低、指向性好等一系列優(yōu)點，泛用于遙控、遙測、光隔離、光開關、光電控制、目標跟蹤等系統(tǒng)。

隨著特殊細分應用，如安防、醫(yī)療、汽車等領域的出現(xiàn)，led已經(jīng)不單單滿足于通用照明市場的份額，部分led芯片廠商開始針對紅外等領域市場布局，并持續(xù)推陳出新。隨著越來越多企業(yè)參與進來，產(chǎn)品線越來越豐富，紅外照明技術依舊面臨諸多亟需突破的瓶頸，波長寬度、產(chǎn)品功耗以及穩(wěn)定性，尤其是電光轉(zhuǎn)換效率需進一步精進。因此，采用何種led結(jié)構(gòu)來提高紅外led的發(fā)光效率就變得極其重要。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種縱向pinge發(fā)光二極管。

本發(fā)明的實施例提供了一種縱向pinge發(fā)光二極管，包括：p型si襯底11以及依次層疊于所述p型si襯底11上的本征ge層12及n型si層13。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述發(fā)光二極管10還包括正電極14和負電極15，所述正電極14連接所述p型si襯底11，所述負電極15連接所述n型si層13。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述負電極15和所述正電極14為鋁材料。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述本征ge層12依次包括ge籽晶層121、晶化ge層122以及ge外延層123。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述晶化ge122層是位于所述ge籽晶層121上的ge主體層經(jīng)過激光再晶化工藝形成的；其中，所述激光再晶化工藝的參數(shù)包括：激光波長為808nm，激光光斑尺寸10mm×1mm，激光功率為1.5kw/cm²，激光移動速度為25mm/s。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述ge籽晶層厚度為40～50nm；所述ge主體層厚度為150～250nm。

本發(fā)明的另一個實施例提供了一種縱向pinge發(fā)光二極管20，包括：

n型si襯底21；

本征ge層22，層疊于所述n型si襯底21上；

p型si層23，層疊于所述本征ge層22上；

正電極24，制備于所述p型si層23上

負電極25，制備于所述n型si襯底21上。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述本征ge層22依次包括ge籽晶層、晶化ge層以及ge外延層。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述晶化ge層是位于所述ge籽晶層上的ge主體層經(jīng)過激光再晶化工藝形成的；其中，所述激光再晶化工藝的參數(shù)包括：激光波長為808nm，激光光斑尺寸10mm×1mm，激光功率為1.5kw/cm²，激光移動速度為25mm/s。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述n型si襯底21的摻雜濃度為1×10²⁰cm^-3，所述p型si層23的摻雜濃度為5×10¹⁸cm^-3。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明利用的激光再晶化工藝形成的器件結(jié)構(gòu)，具有ge外延層位錯密度低的優(yōu)點，且利用其作為si襯底上geled有源區(qū)，能夠很好地提高器件發(fā)光效率。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實施方式進行詳細的說明。

圖1為本發(fā)明實施例提供的一種縱向pinge發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的一種本征ge層的層結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3a-圖3j為本發(fā)明實施例的一種縱向pingeled的制備工藝示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的一種lrc工藝方法示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例提供的另一種縱向pinge發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。

實施例一

請參見圖1，圖1為本發(fā)明實施例提供的一種縱向pinge發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。該縱向pinge發(fā)光二極管10可以包括：p型si襯底11以及依次層疊于所述p型si襯底11上的本征ge層12及n型si層13。

其中，所述發(fā)光二極管10還包括正電極14和負電極15，所述正電極14連接所述p型si襯底11，所述負電極15連接所述n型si層13。

進一步地，所述負電極15和所述正電極14為鋁材料。

可選地，請參見圖2，圖2為本發(fā)明實施例提供的一種本征ge層的層結(jié)構(gòu)示意圖。所述本征ge層12可以依次包括ge籽晶層121、晶化ge層122以及ge外延層123。

進一步地，所述晶化ge122層是位于所述ge籽晶層121上的ge主體層經(jīng)過激光再晶化工藝形成的；其中，所述激光再晶化工藝的參數(shù)包括：激光波長為808nm，激光光斑尺寸10mm×1mm，激光功率為1.5kw/cm²，激光移動速度為25mm/s。

其中，所述ge籽晶層厚度為40～50nm；所述ge主體層厚度為150～250nm。

本發(fā)明實施例，通過lrc技術具有制備低位錯密度ge外延層的優(yōu)勢，形成的器件結(jié)構(gòu)具有ge外延層位錯密度低的優(yōu)點，且利用其作為si襯底上geled有源區(qū)，很好地提高器件發(fā)光效率。

實施例二

請參照圖3a-圖3j，圖3a-圖3j為本發(fā)明實施例的一種縱向pingeled的制備工藝示意圖，該制備方法包括如下步驟：

s101、選取摻雜濃度為5×10¹⁸cm^-3的p型單晶硅(si)襯底片001，如圖3a所示。

s102、在275℃～325℃溫度下，利用cvd工藝在si襯底表面生長40～50nm的ge籽晶層002，如圖3b所示。

s103、在500℃～600℃溫度下，利用cvd工藝在ge籽晶層表面生長150～250nm的ge主體層003，如圖3c所示。

s104、利用cvd工藝在ge主體層表面生長100～150nmsio2氧化層004，如圖3d所示。

s105、將包括單晶si襯底、ge籽晶層、ge主體層及氧化層的整個襯底材料加熱至700℃，連續(xù)利用激光再晶華工藝晶化整個襯底材料，其中激光波長為808nm，激光光斑尺寸10mm×1mm，激光功率為1.5kw/cm²，激光移動速度為25mm/s，然后高溫退火，與此同時引入張應力。

具體地，請參見圖4，圖4為本發(fā)明實施例提供的一種lrc工藝方法示意圖。lrc工藝是一種熱致相變結(jié)晶的方法，通過激光熱處理，使si襯底上ge外延層熔化再結(jié)晶，橫向釋放ge外延層的位錯缺陷，不僅可獲得高質(zhì)量的ge外延層，同時，由于lrc工藝可精確控制晶化區(qū)域，一方面避免了常規(guī)工藝中si襯底與ge外延層之間的si、ge互擴問題，另一方面si/ge之間材料界面特性好。

s106、利用干法刻蝕工藝刻蝕氧化層004，刻蝕氧化層形成ge虛襯底005，如圖3e所示。

s107、利用減壓cvd生長1μm厚的ge層(為了便于圖示觀看，將晶化后的ge層以及晶化后生長的ge層合為i-ge層006)生長溫度為330℃,如圖3f所示。由于此外延層是在ge虛襯底表面生長的，所以ge的質(zhì)量較好，晶格失配率較低。

s108、淀積90～110nm厚的n型多晶si007，摻雜濃度為1×10²⁰cm^-3，如圖3g所示。

s109、室溫下，使用hcl:h2o2:h2o＝1:1:20的化學溶劑，以穩(wěn)定速率100nm/min進行臺面刻蝕，使p型si層露出做金屬接觸，如圖3h所示。

s110、利用pecvd工藝，淀積150～200nm厚的鈍化層008，隔離臺面與外界電接觸。用刻蝕工藝選擇性刻蝕掉指定區(qū)域的sio2形成接觸孔，如圖3i所示。

s111、利用電子束蒸發(fā)淀積150～200nm厚的al層009。利用刻蝕工藝刻選擇性蝕掉指定區(qū)域的金屬al，利用cmp技術進行平坦化處理，如圖3j所示。

本實施例，基于lrc工藝條件下si襯底與ge外延層界面特性好的優(yōu)勢，利用p-si/i-ge/n⁺⁺-si結(jié)構(gòu)led，器件結(jié)構(gòu)簡單，工藝成本低。

實施例三

請參照圖5，圖5為本發(fā)明實施例提供的另一種縱向pinge發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。該縱向pinge發(fā)光二極管20，包括：n型si襯底21；本征ge層22，層疊于所述n型si襯底21上；p型si層23，層疊于所述本征ge層22上；正電極24，制備于所述p型si層23上；負電極25，制備于所述n型si襯底21上。

可選地，所述本征ge層22依次包括ge籽晶層、晶化ge層以及ge外延層。

另外，所述晶化ge層是位于所述ge籽晶層上的ge主體層經(jīng)過激光再晶化工藝形成的；其中，所述激光再晶化工藝的參數(shù)包括：激光波長為808nm，激光光斑尺寸10mm×1mm，激光功率為1.5kw/cm²，激光移動速度為25mm/s。

可選地，所述n型si襯底21的摻雜濃度為1×10²⁰cm^-3，所述p型si層23的摻雜濃度為5×10¹⁸cm^-3。

另外，該發(fā)光二極管20還包括鈍化層26，該鈍化層26可以為sio2材料，其厚度為150～200nm。

可選地，所述正電極24和所述負電極25為cr或者au材料，且其厚度為150～200nm。

在本申請所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露的系統(tǒng)，裝置和方法，可以通過其它的方式實現(xiàn)。例如，以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現(xiàn)時執(zhí)行。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，裝置或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性，機械或其它的形式。

所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多路網(wǎng)絡單元上?？梢愿鶕?jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現(xiàn)本實施例方案的目的。

另外，在本發(fā)明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實現(xiàn)，也可以采用硬件加軟件功能單元的形式實現(xiàn)。

上述以軟件功能單元的形式實現(xiàn)的集成的單元，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質(zhì)中。上述軟件功能單元存儲在一個存儲介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，服務器，或者網(wǎng)絡設備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例所述方法的部分步驟。而前述的存儲介質(zhì)包括：u盤、移動硬盤、只讀存儲器(read-onlymemory，簡稱rom)、隨機存取存儲器(randomaccessmemory，簡稱ram)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。

最后應說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精神和范圍。