基于黑硅材料的红外LED制作方法

摘要

本发明属于硅基光电子技术领域，具体为一种基于硅材料的红外LED的制作方法。本发明利用飞秒脉冲激光在六氟化硫气氛中刻蚀p型硅衬底表面，既在硅晶体带隙中引入红外发光能级，又能够形成表面重掺的n+-p结。通过对样品快速热退火处理来控制发光能级，并且提高发光强度。再通过磁控溅射的方法在n型区表面沉积一层既有利于导电又能够透射红外光的氧化铟锡薄膜，表面用铟引出电极。与正面电极相对应，通过蒸发镀膜在硅衬底背面p区形成铝电极，进而制成发光稳定的高效红外LED。本发明采用的方法简单，材料成本低，制备工艺与现有的光电子产业兼容。在正向偏压下，能够在1.4-1.65μm波段产生较强且稳定的红外发光。

主权项

一种基于黑硅材料的红外LED的制作方法，其特征在于具体步骤为：（1）清洗衬底：选用电阻率为1～3 Ω cm的p型Si(100)单晶片为衬底，对其进行清洗处理；（2）黑硅的制备及其退火激活：利用飞秒脉冲激光在六氟化硫气氛中对p型硅衬底表面进行刻蚀，在硅晶体带隙中引入红外发光能级，并形成表面重掺的n+‑p结；再通过500 ‑1100℃快速热退火处理2‑5分钟来消除某些非辐射复合中心，同时激活并控制发光能级，以提高发光强度和控制发光峰位；发光波段为1.4‑1.65 μm；（3）LED制作： 首先用直流磁控溅射在黑硅表面生长一层氧化铟锡薄膜，以有利于导电和透射红外光；再在氧化铟锡薄膜表面压铟作为正电极；用蒸发镀膜机蒸镀一层铝在衬底背面，作为背电极；为了保证电极的欧姆接触，然后将整体在300‑350℃快速热退火处理2‑5分钟，以保证电极的欧姆接触，从而形成n+‑p结LED器件。