科创中国

目前产品的工艺技术和亮度达不到要求。需开发一种基于纳米压印图形衬底的LED外延及芯片，提升产品的工艺技术和亮度。相比于大尺寸发光二级管（LED），纳米柱LED具有很多突出的优点，比如位错密度低， 通过生长的方法可以得到无位错的纳米柱阵列，通过纳米掩膜，干法或湿法刻蚀的纳米柱阵 列位错密度也会降低两个数量级以上；应力释放减轻量子限制斯塔克效应，增加量子阱的辐 射复合效应；注入效率提高，通过单根纳米柱把载流子限制在一维结构中传输，得到高的量 子阱的注入效率；在大注入电流下可高效率工作，对于互联的纳米柱LED阵列，效率骤降在 640A/cm2的大注入电流密度小几乎为0，分立的纳米柱LED可能承受更高的电流密度；消除 导波模式，导波模式随纳米柱直径的减少而减少，纳米柱LED出光更有方向性；利于微纳集 成或者组成纳米集成光源，50nm直径的纳米柱LED非常易于组装于微流体，能形成近场激 发光源，同时可以组成局域的微纳图形光源（pattenedlight）。纳米LED独特的性能使得它在 生物探测，生物成像，神经元调控，无掩模光刻，近场显微镜测量，光通讯，数据存储以及 半导体照明等领域均有广阔的应用前景。

外延芯片部分、衬底和倒装焊接部分；外延芯片部分 位于衬底上，外延芯片部分包括p型接触层、n型接触层、纳米柱阵列、未刻蚀n型层和钝 化层；P型接触层包括p电极层、p焊盘层和P电极焊盘台；n型接触层包括n电极层和n焊 盘层；其中，纳米柱阵列分布在未刻蚀n型层上；分立的P电极焊盘台分布在未刻蚀n型层 上；纳米柱阵列和分立的P电极焊盘台交错排列；分立的p电极层与纳米柱阵列相对应，位 于纳米柱阵列上；分立的p焊盘层与分立的p电极层相对应，位于p电极层上；在未刻蚀n 型层和n电极层之上且在p焊盘层之下，纳米柱阵列与分立的P电极焊盘台之间充满钝化层； 位于衬底上的外延芯片部分倒扣在倒装焊接部分上。

有效解决150lm/W半导体白光照明技术及产业化为突破点，以提高大功率出光效率、降低生产成本，得到长寿命、高亮度的光输出为目标。

采用“自上而下”的制备方法有效地控制了单根纳米柱的尺寸及位置，引入 了纳米压印的方法，将纳米压印和电子束曝光结合起来，先用电子束曝光制备纳米压印的模 板后，再利用纳米压印压外延片制备图形，将模板重复运用有利于芯片的批量化生产；

（2）对纳米柱的侧壁实施去损伤处理，使侧壁损伤得到修复，减少了漏电流的产生，去 除部分损伤层之后，侧壁的表面态、缺陷态还可以通过钝化层钝化，这些钝化层还同时起着 隔离p电极层与n电极层、p焊盘层与n焊盘层，起到防止短路的作用；

（3）将p电极层和n电极层的尺寸设计为微米量级，方便在制备过程中对样品的检测， 以及后续倒装结构（Flipchip）的制备，从而实现LED芯片的电致发光，由于这种结构电极 比较大，可以直接把电极用引线引出，所以使用价值更强；

（4）将纳米LED芯片与倒装结构相结合，使得器件具有更高的光提取效率，更好的散热 效果以及更均匀的电流扩展，提高了器件的性能；

（5）分立的结构，能够控制单个纳米柱位置和尺寸（LED的管芯大小），实现了单个纳米 LED的独立电致发光，改变了现有的纳米柱阵列一齐发光的研究现状。