具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。

一般的LED结构具有磊晶基板、形成于该磊晶基板的发光单元以及可提供电能至该发光单元的电极单元，当外界经由该电极单元配合提供电能至发光单元时，该发光单元则会向外发光。目前氮化镓基LED收到越来越多的关注和研究，例如，所述发光单元是将氮化镓以磊晶方式成长在以蓝宝石构成的磊晶基板上而制得。因而，具有上述LED的显示屏在材料、制程、设备等方面的发展较为成熟，且应用领域较为广泛，为可行性较高的下一代平面显示器技术。目前，上述LED在显示屏的应用主要有两种方法：(1)使用RGB LEDs自然混色；(2)量子点+蓝色LEDs。然而，若使用上述方法(1)时，往往存在显示屏的显示面板电路设计较为困难的缺陷；若使用上述方法(2)时，通常存在量子点色彩转换效率不高，进而导致全彩化效率较低的问题。

基于此，本申请希望提供一种能够解决上述技术问题的方案，其详细内容将在后续实施例中得以阐述。

本申请方案的详细阐述发光二极管中的磊晶基板的层结构以及发光二极管的制作方法的具体流程。

请参阅图1，其为本申请实施例公开的一种发光二极管的剖面结构示意图。图1所示的发光二极管100为氮化镓(GaN)基微发光二极管，其包括第一接触电极10，以及依次层叠设置在该第一接触电极10上的第一半导体层20、发光层30、第二半导体层50、电流扩散层60以及第二接触电极70。其中，第一接触电极10与所述第一半导体层20接触连接，第二接触电极70与所述电流扩散层60接触连接。

在本实施方式中，所述第一接触电极10可为n型欧姆接触电极，在某些实施方式中，第一接触电极10可由钛、铝等金属材料制成。所述第二接触电极70制作在所述电流扩散层60上，其可为p型欧姆接触电极，在某些实施方式中，第二接触电极70可由镍、金等金属材料制成。

在本实施方式中，所述第一半导体层20可为GaN层，其制作在所述第一接触电极10上，其材料可为n型氮化镓系列III-V族化合物，在某些实施方式中，第一半导体层20也可以为掺入硅杂质的n型氮化镓层。所述第二半导体层50可为GaN层，其制作在所述发光层30上，其材料可为p型氮化镓系列III-V族化合物，在某些实施方式中，第二半导体层50也可以为掺入镁杂质的p型氮化镓层。

在一些实施方式中，所述电流扩散层60可由透明导电氧化物(TransparentConductive Oxide，TCO)薄膜材料制成，其在可见光光谱范围透过率很高且电阻率较低。示例性的，TCO薄膜材料主要有CdO、In2O3、SnO2和ZnO等氧化物及其相应的复合多元化合物半导体材料。

在本实施例中，所述发光层30可为发光层，其具体可由多层量子阱层31和多层量子垒层33交替层叠而成。在某些实施方式中，多层所述量子阱层31可为掺杂有铝(Al)的铟氮化稼(InGaN)层，多层所述量子垒层33可为GaN层。在本实施例中，多层所述量子阱层31为绿光InGaN量子阱层31a。所述发光层30中量子阱层31的层数可以为20层。

在本实施例中，所述发光二极管100还包括多个微结构80，多个微结构80设置于所述发光层30和第二半导体层50中，并位于所述第一半导体层20与电流扩散层60之间。多个微结构80沿多层量子阱层31的层叠方向贯穿于整个所述发光层30中。示例性的，多个微结构80也可以沿多层量子阱层31的层叠方向贯穿于整个所述第二半导体层50中。

请参阅图2a，其为图1所示其中一个微结构80的俯视示意图。如图2a所示可知，每个微结构80在俯视图方向均为环形，即其包括第一钻孔82和第二钻孔84。该第一钻孔82与第二钻孔84具有相同的中心，且第二钻孔84的尺寸大于第一钻孔82的尺寸，即第二钻孔84位于第一钻孔82的周侧。在本实施例中，所述第一钻孔82和第二钻孔84的横截面均为圆形，二者具有相同的圆心，且所述第二钻孔84的半径大于第一钻孔82的半径，因此，所述第一钻孔82和第二钻孔84在其横截面上形成了圆环状。

为了便于说明和描述微结构80与所述发光层30和第二半导体层50之间的位置关系，请一并参看图1所示。每个第一钻孔82沿多层所述量子阱层31的层叠方向贯穿所述第二半导体层50和所述发光层30，且第一钻孔82的相对两端分别被第一半导体层20与电流扩散层60封闭，也即为，多个第一钻孔82开设于所述第一半导体层20与电流扩散层60之间。每个第二钻孔84沿多层所述量子阱层31的层叠方向也贯穿所述第二半导体层50和所述发光层30，且第二钻孔84的相对两端分别被第一半导体层20与电流扩散层60封闭。而且，所述第二钻孔84围绕所述第一钻孔82的外侧并且与该第一钻孔82间隔预定距离，多个第二钻孔84开设于所述第一半导体层20与电流扩散层60之间。由于所述第二钻孔84与该第一钻孔82间隔预定距离，因此在所述第二钻孔84与该第一钻孔82之间形成了止挡壁85，该止挡壁85的厚度即为圆环状的微结构80的环宽。该止挡壁85是由所述发光层30和第二半导体层50在第一钻孔82和第二钻孔84的延伸方向上构成的环形壁，其用于将第一钻孔82和第二钻孔84隔开，因此，该止挡壁85在所述发光层30和第二半导体层50处的材料组成及其作用并未发生改变。

在本实施例中，由于所述第一钻孔82和第二钻孔84的存在，每层所述量子阱层31被隔断为多个不同的部分。具体为，所述量子阱层31的一部分位于所述微结构80之外，其另一部分独立设置于止挡壁85内，也即为，位于微结构80之外的部分量子阱层31与所述止挡壁85内的部分量子阱层31之间被第二钻孔84隔开，所述止挡壁85内的部分量子阱层31之间被第一钻孔82隔开。在上述实施方式中，由于部分量子阱层31被独立隔开且设置于止挡壁85内，使得微结构80中存在的材料应力得到释放，从而设置于止挡壁85内的该部分量子阱层31发射波长蓝移而发射蓝光，即由原本绿光波长变成蓝光波段，形成了蓝光InGaN量子阱层31b，而没有被设置于该环形微结构80内的部分量子阱层(即所述绿光InGaN量子阱层31a)仍然发射绿光，从而实现多波长发射。基于所述微结构80的设置，可以解决所述量子阱层31中存在的材料应力，从而减缓由于材料应力导致的量子局限斯塔克效应(QuantumConfined Stark Effect，QCSE)，进而提升电子与电流之间的复合效率。

在本实施例中，所述发光二极管100还包括填充于所述第一钻孔82和第二钻孔84内的量子点86。在上述实施方式中，所述量子点86可采用喷涂机台通过喷涂的方式填充在第一钻孔82和第二钻孔84内。在本实施例中，所述量子点86为红色量子点，其通过激发产生红光，该红光与所述微结构80内的量子阱层31发射的蓝光和绿光合成白光。

可以理解地，在某些实施方式中，所述量子点86还可为绿色量子点，此时，该绿色量子点直接填充于所述微结构80内，所述量子阱层31为蓝光铟氮化稼量子阱层，其可发出蓝光，所述绿色量子点吸收蓝光而激发产生相应峰值波长的绿光。

综上可知，本申请的发光二极管通过在所述微结构80中形成的钻孔空间内填充相应的量子点86，并通过该微结构80发射的部分蓝光对所述量子点86激发发射红光或绿光，从而使得所述发光层30可以混合出白光。此外，所述量子点86填充于所述微结构80的钻孔空间内，因此，该微结构80由于表面积效应将会提升色彩转换效率，进而提高全彩化效率。

在一些实施方式中，当所述第一钻孔82和第二钻孔84的横截面均为圆环状时，所述止挡壁85的厚度可小于或等于5微米(μm)，例如，3-5μm，又例如，3μm、4μm、5μm，或其他厚度。

在一些实施方式中，所述第一钻孔82可由镭射钻孔的方式形成，所述第二钻孔84可由镭射烧结的方式形成。所述第一钻孔82和所述第二钻孔84为圆形孔、正方形孔、长方形孔、三角形孔和菱形孔中的任意一种。

在一些实施方式中，所述第一钻孔82和第二钻孔84在其横截面方向上一起形成的形状并局限于圆环状(如图2a所示)，在某些实施方式中，还可以为正方形环状(如图2b所示)、三角形环状(如图2c所示)、矩形环状，或其他形状。相应地，所述微结构80的形状整体可以为圆柱体状、正方体状、长方体状、三棱柱体状，或其他形状。可以理解地，所述止挡壁85整体可以为中空的圆柱体状、中空的正方体状、中空的长方体状、中空的三棱柱体状，或其他形状，即，所述止挡壁85在其横截面方向上的形状为圆环状、正方形环状、长方形环状、三角形环状，或其他形状。

在一些实施方式中，当所述第一钻孔82和第二钻孔84均为圆形时，所述微结构80的内直径(即第一钻孔82的直径)尺寸可小于或等于3μm，例如，1-3μm，又例如，1μm、2μm、3μm，或其他尺寸。相应地，所述微结构80的外直径(即第二钻孔84的直径)尺寸可小于或等于13μm，例如，7-13μm，又例如，7μm、8μm、9μm、10μm、11μm，或其他尺寸。

请同时参阅图3和图4a-4g，图3为图1所示发光二极管的制作方法的具体流程图，图4a-4g为图3所示的制作方法中各步骤对应的结构示意图。其中，发光二极管100为氮化镓(GaN)基微发光二极管，其包括第一接触电极10，以及依次层叠设置在该第一接触电极10上的第一半导体层20、发光层30、第二半导体层50、电流扩散层60以及第二接触电极70。其中，第一接触电极10与所述第一半导体层20接触连接，第二接触电极70与所述电流扩散层60接触连接。所述制作方法至少包括以下步骤。

步骤S10、提供基底层；

具体地，如图4a所示，所述基底层包括依次层叠设置的蓝宝石衬底201、缓冲层202和未掺杂氮化镓(GaN)层203，其中，所述缓冲层202位于蓝宝石衬底201与未掺杂GaN层203之间。在一些实施方式中，所述蓝宝石衬底201可采用晶向蓝宝石，所述缓冲层202可为GaN缓冲层，或可以为低温氮化镓(low temperature GaN，LT-GaN)缓冲层。

在本实施例中，如图5所示，所述步骤S10包括以下子步骤：

步骤S11、将蓝宝石衬底201进行氮化处理；

可以理解，步骤S11可以清洁所述蓝宝石衬底201的表面。

步骤S12、在所述蓝宝石衬底201上生长缓冲层202；

步骤S13、在所述缓冲层202上生长未掺杂GaN层203。

在某些实施方式中，在所述步骤S12之后，还可以包括：对所述缓冲层进行原位退火处理。

步骤S20、在所述基底层上成长第一半导体层20；

具体地，如图4b所示，在所述基底层的未掺杂GaN层203上成长所述第一半导体层20。在本实施方式中，所述第一半导体层20可为GaN层，其材料可为n型氮化镓系列III-V族化合物，在某些实施方式中，第一半导体层20也可以为掺入硅杂质的n型氮化镓层。

步骤S30、在所述第一半导体层20上成长发光层30；

具体地，如图4c所示，在所述第一半导体层20上成长所述发光层30。在本实施例中，所述发光层30可为发光层，其具体可由多层量子阱层31和多层量子垒层33交替层叠而成。在某些实施方式中，多层所述量子阱层31可为掺杂有铝(Al)的铟氮化稼(InGaN)层，多层所述量子垒层33可为GaN层。在本实施例中，多层所述量子阱层31为绿光InGaN量子阱层31a。所述发光层30中量子阱层31的层数可以为20层。

步骤S40、在所述发光层30上成长第二半导体层50；

具体地，如图4d所示，在所述发光层30上成长所述第二半导体层50。在本实施方式中，所述第二半导体层50制作在所述发光层30上，所述第二半导体层50可为GaN层，其材料可为p型氮化镓系列III-V族化合物，在某些实施方式中，第二半导体层50也可以为掺入镁杂质的p型氮化镓层。

步骤S50、在所述发光层30和所述第二半导体层50内制作多个微结构80，并在所述微结构内填充量子点86；

具体地，如图4e所示，在本实施例中，多个微结构80设置于所述发光层30和第二半导体层50中，且多个微结构80沿多层量子阱层31的层叠方向贯穿于整个所述发光层30以及贯穿于整个所述第二半导体层50中。每个微结构80在俯视图方向均为环形，即其包括第一钻孔82和第二钻孔84。该第一钻孔82与第二钻孔84具有相同的中心，且第二钻孔84的尺寸大于第一钻孔82的尺寸，即第二钻孔84位于第一钻孔82的周侧。在本实施例中，如图2a所示可知，所述第一钻孔82和第二钻孔84的横截面均为圆形，二者具有相同的圆心，且所述第二钻孔84的半径大于第一钻孔82的半径，因此，所述第一钻孔82和第二钻孔84在其横截面上一起形成了圆环状。在一些实施方式中，所述第一钻孔82和第二钻孔84在其横截面方向上一起形成的形状还可以为正方形环状(如图2b所示)、三角形环状(如图2c所示)、矩形环状，或其他形状。相应地，所述微结构80的形状整体可以为圆柱体状、正方体状、长方体状、三棱柱体状，或其他形状。

每个第一钻孔82沿多层所述量子阱层31的层叠方向贯穿所述第二半导体层50和所述发光层30，每个第二钻孔84沿多层所述量子阱层31的层叠方向也贯穿所述第二半导体层50和所述发光层30。而且，所述第二钻孔84围绕所述第一钻孔82的外侧并且与该第一钻孔82间隔预定距离。由于所述第二钻孔84与该第一钻孔82间隔预定距离，因此在所述第二钻孔84与该第一钻孔82之间形成了止挡壁85，该止挡壁85的厚度即为圆环状的微结构80的环宽。该止挡壁85是由所述发光层30和第二半导体层50在第一钻孔82和第二钻孔84的延伸方向上构成的环形壁，其用于将第一钻孔82和第二钻孔84之间隔开，因此，该止挡壁85在所述发光层30和第二半导体层50处的材料组成并未发生改变。

可以理解地，所述止挡壁85整体可以为中空的圆柱体状、中空的正方体状、中空的长方体状、中空的三棱柱体状，或其他形状，即，所述止挡壁85在其横截面方向上的形状为圆环状、正方形环状、长方形环状、三角形环状，或其他形状。

在本实施例中，由于所述第一钻孔82和第二钻孔84的存在，每层所述量子阱层31被隔断为多个不同的部分。具体为，所述量子阱层31的一部分位于所述微结构80之外，其另一部分独立设置于止挡壁85内，也即为，位于微结构80之外的部分量子阱层31与所述止挡壁85内的部分量子阱层31之间被第二钻孔84隔开，所述止挡壁85内的部分量子阱层31之间被第一钻孔82隔开。在上述实施方式中，由于部分量子阱层31被独立隔开且设置于止挡壁85内，使得微结构80中存在的材料应力得到释放，从而设置于止挡壁85内的该部分量子阱层31发射波长蓝移而发射蓝光，即由原本绿光波长变成蓝光波段，形成了蓝光InGaN量子阱层31b，而没有被设置于该环形微结构80的部分量子阱层(即绿光InGaN量子阱层31a)仍然发射绿光，从而实现多波长发射。基于所述微结构80的设置，可以解决所述量子阱层31中存在的材料应力，从而减缓由于材料应力导致的量子局限斯塔克效应(Quantum ConfinedStark Effect，QCSE)，进而提升电子与电流之间的复合效率。

在上述实施方式中，所述量子点86可采用喷涂机台通过喷涂的方式填充在第一钻孔82和第二钻孔84内。在本实施例中，所述量子点86为红色量子点，其通过激发产生红光，该红光与所述微结构80内的量子阱层31发射的蓝光和绿光合成白光。

可以理解地，在某些实施方式中，所述量子点86还可为绿色量子点，此时，该绿色量子点直接填充于所述微结构80内，所述量子阱层31为蓝光铟氮化稼量子阱层，其可发出蓝光，所述绿色量子点吸收蓝光而激发产生相应峰值波长的绿光。

在本实施例中，如图6所示，所述步骤S50包括以下子步骤：

步骤S51、沿所述发光层30和所述第二半导体层50的层叠方向开设贯穿所述发光层30和所述第二半导体层50的第一钻孔82；

步骤S52、沿所述发光层30和所述第二半导体层50的层叠方向开设贯穿所述发光层30和所述第二半导体层50的第二钻孔84，其中，所述第二钻孔84围绕所述第一钻孔82的外侧并间隔预定距离；

步骤S53、在所述第一钻孔82和所述第二钻孔84内填充所述量子点86。

在一些实施方式中，当所述第一钻孔82和第二钻孔84的横截面均为圆环状时，所述止挡壁85的厚度可小于或等于5微米(μm)，例如，3-5μm，又例如，3μm、4μm、5μm，或其他厚度。

在一些实施方式中，所述第一钻孔82可由镭射钻孔的方式形成，所述第二钻孔84可由镭射烧结的方式形成。所述第一钻孔82和所述第二钻孔84为圆形孔、正方形孔、长方形孔、三角形孔和菱形孔中的任意一种。

在一些实施方式中，当所述第一钻孔82和第二钻孔84均为圆形时，所述微结构80的内直径(即第一钻孔82的直径)尺寸可小于或等于3μm，例如，1-3μm，又例如，1μm、2μm、3μm，或其他尺寸。相应地，所述微结构80的外直径(即第二钻孔84的直径)尺寸可小于或等于13μm，例如，7-13μm，又例如，7μm、8μm、9μm、10μm、11μm，或其他尺寸。

步骤S60、在所述第二半导体层50上依次成长电流扩散层60和第二接触电极70并将所述量子点86封闭于多个所述微结构80内；

具体地，如图4f所示，在所述第二半导体层50上依次成长电流扩散层60和第二接触电极70并将所述量子点86封闭于多个所述微结构80内。在一些实施方式中，所述电流扩散层60可由透明导电氧化物(Transparent Conductive Oxide，TCO)薄膜材料制成，其在可见光光谱范围透过率很高且电阻率较低。示例性的，TCO薄膜材料主要有CdO、In2O3、SnO2和ZnO等氧化物及其相应的复合多元化合物半导体材料。在本实施方式中，所述第二接触电极70制作在所述电流扩散层60上，其可为p型欧姆接触电极，在某些实施方式中，第二接触电极70可由镍、金等金属材料制成。

步骤S70、移除所述基底层，并在所述第一半导体层20对应所述基底层所在位置镀上第一接触电极10。

具体地，如图4g所示，在所述第二半导体层50上依次成长电流扩散层60和第二接触电极70之后，利用激光剥离(laser lift off，LLO)制程将所述基底层从所述第一半导体层20上剥离取下，以完成基底层的剥离。然后，在所述基底层原来所在位置镀上第一接触电极10，即将所述第一接触电极10镀在所述第一半导体层20背对所述发光层30的一侧，从而完成所述发光二极管100的制作。

在本实施方式中，所述第一接触电极10可为n型欧姆接触电极，在某些实施方式中，第一接触电极10可由钛、铝等金属材料制成。

在上述实施方式中，上述步骤中针对材料的生长方法主要是采用金属有机化合物气相淀积(Metal-organic Chemical Vapor Deposition，MOCVD)和分子束外延(MolecularBeam Epitaxy，MBE)等工艺方法。

综上可知，本申请的制作方式形成的发光二极管100中，通过在所述微结构80中形成的钻孔空间内填充相应的量子点86，并通过该微结构80发射的部分蓝光对所述量子点86激发发射红光或绿光，从而使得所述发光层30可以混合出白光。此外，所述量子点86填充于所述微结构80的钻孔空间内，因此，该微结构80由于表面积效应将会提升色彩转换效率，进而提高全彩化效率。

请参阅图7，其为本申请实施例公开的一种采用上述发光二极管的显示屏的剖面结构示意图。在本实施例中，显示屏200包括显示面板210以及多个所述发光二极管100，多个所述发光二极管100固定在该显示面板210上，并与该显示面板210电性连接。所述显示屏200工作时，通过在所述微结构80中形成的钻孔空间内填充相应的量子点86，并通过该微结构80发射的部分蓝光对所述量子点86激发出相应颜色的光线，例如红光或绿光，从而使得所述发光层30可以混合出白光，则该显示屏200可以提供白色光源。

在一些实施方式中，所述显示面板210可设置多组正负极垫片或焊盘，本实施例以正负极焊盘为例加以说明。在本实施例中，每组正负极焊盘包括正极焊盘212和负极焊盘213，二者之间彼此间隔。每个发光二极管100的第一接触电极10与负极焊盘213直接接触，以在二者之间形成电性连接，每个发光二极管100的第二接触电极70与所述正极极焊盘212电性连接。

在上述实施方式中，所述显示屏200可为增强现实(Augmented Reality，AR)微型显示器或移动/大型显示器。

综上可知，本申请具有上述发光二极管100的显示屏200中，通过在所述微结构80中形成的钻孔空间内填充相应的量子点86，并通过该微结构80发射的部分蓝光对所述量子点86激发发射相应颜色的光线，例如红光或绿光，从而使得所述发光层30可以混合出白光。此外，所述量子点86填充于所述微结构80的钻孔空间内，因此，该微结构80由于表面积效应将会提升色彩转换效率，进而提高全彩化效率，使得所述显示屏200具有超高分辨率特性。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。