本发明涉及可见光及紫外光发光器件，具体涉及一种提高光效的片下倒梯形微反射镜micro-led阵列器件及其制备方法。
背景技术：
1、近年来，micro-led显示技术受到了广泛关注，相比于传统led和液晶显示，其具有亮度高、发光效率高、寿命长、色域宽等优点，并且micro-led显示器因其自发光、良好的室外能见度、极强的环境耐受度、紧凑的光学结构而具有更大的应用潜力。然而，制备micro-led的iii族氮化物因折射率在2.5左右，与周围空气介质存在较大的折射率差异，因此导致其全内反射严重，顶部出光被严重减弱，因此提高micro-led光提取效率是很有必要的。
2、并且随着led尺寸减小，其侧壁面积占比会大幅增加，当芯片尺寸缩小到15μm时，红色、绿色和蓝色micro-led的侧壁发射比将分别增加184％、24％和24％。
3、目前，提高micro-led光提取效率的方法包括表面光子晶体阵列、图案化衬底、高反射电极、表面等离激元等。然而上述方案存在加工难度大、设备要求高以及制备精度高的问题。此外还有led芯片倾斜侧壁方案，但倾斜侧壁会使多量子阱层的暴露面积增加，会带来更多缺陷，使得侧壁处的电荷耦合效应增加，导致侧壁处的量子限制斯塔克效应(qcse)加剧，空穴向侧壁汇聚，从而产生增强的非辐射复合(srh)，使发光性能降低。
技术实现思路
1、本发明要解决现有技术中的技术问题，提供一种提高光效的片下倒梯形微反射镜micro-led阵列器件及其制备方法。本发明的片下倒梯形微反射镜结构，既能够实现正面光提取效率的提高，又能够减少侧壁处的电荷耦合效应。
2、为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：
3、一种提高光效的片下倒梯形微反射镜micro-led阵列器件，其是由多个分立的片下倒梯形微反射镜micro-led器件组成的阵列器件；
4、每个所述片下倒梯形微反射镜micro-led器件包括：
5、n型金属电极衬底，所述n型金属电极衬底上形成有倒梯形凹槽阵列化图案；
6、反射电极，其位于所述n型金属电极衬底的上侧；
7、还包括：在所述反射电极上且远离所述n型金属电极衬底的一侧顺次设置的：
8、n型掺杂倒梯形结构、多量子阱层、p型掺杂层、透明导电层；
9、所述n型掺杂倒梯形结构、所述多量子阱层和所述p型掺杂层组成单个片下倒梯形micro-led外延台面；
10、介电层，其位于两个相邻的所述单个片下倒梯形micro-led外延台面之间，且与所述反射电极相接触；
11、顶部p电极，其位于所述透明导电层和所述介电层之上；
12、所述n型掺杂倒梯形结构和所述反射电极形成片下倒梯形微反射镜结构，所述n型掺杂倒梯形结构的空气/氮化物界面光滑平整。
13、在上述技术方案中，优选的是，所述n型金属电极衬底的厚度在100nm-5mm之间，材料为铝、铜、铬或银。
14、在上述技术方案中，优选的是，所述反射电极和所述顶部p电极的厚度均在10nm-1mm之间，材料均为金、银、铬、铝、镍或ti/al/ti/au多层合金，其中ti/al/ti/au多层合金中的al的厚度为0.1-10μm。
15、在上述技术方案中，优选的是，所述n型掺杂倒梯形结构和p型掺杂层材料均为gan、algan、ingan或aln；所述n型掺杂倒梯形结构的底部倾角在90°-175°之间。
16、在上述技术方案中，优选的是，所述多量子阱层为ingan/gan或alxga1-xn/alyga1-yn的多量子阱层，其中，0<x<1，0<y<1；或者，所述多量子阱层为inn，ingan，aln，inaln，inalgan中的至少两种组合；
17、所述多量子阱层的阱层/垒层周期数为m；其中，5≤m≤20，且m为整数；所述多量子阱层的阱层厚度为0.5-5nm、垒层厚度为5-15nm。
18、在上述技术方案中，优选的是，所述透明导电层为ito、ni/au合金或者石墨烯，所述透明导电层透过率在50％-100％范围内。
19、在上述技术方案中，优选的是，所述介电层为二氧化硅、二氧化钛、五氧化二钛、由多层介电材料组成的布拉格反射镜、由多层介电材料组成的全向反射镜、光敏胶聚酰亚胺、光敏胶su-8或柔性材料聚二甲基硅氧烷(pdms)。
20、在上述技术方案中，优选的是，所述单个片下倒梯形micro-led外延台面的台面尺寸为1μm-1mm。
21、在上述技术方案中，优选的是，分立的所述片下倒梯形微反射镜micro-led阵列器件材料体系包括但不限于gan基蓝光micro-led、绿光micro-led和红光micro-led，以及algainp基红光micro-led和algan基紫外micro-led；器件结构包括倒装结构和垂直结构；发光波长在250-1000nm。
22、一种提高光效的片下倒梯形微反射镜micro-led阵列器件的制备方法，包括以下步骤：
23、s1、首先对外延片进行清洗；所述外延片包括p型掺杂层、多量子阱层、n型掺杂层以及成长衬底；
24、s2、然后在p型掺杂层侧且远离成长衬底侧，键合临时衬底；
25、s3、在键合完临时衬底后，剥离成长衬底；
26、s4、然后对n型掺杂层进行刻蚀，形成倒梯形凹槽结构和n型掺杂倒梯形结构；
27、s5、然后在刻蚀形成的倒梯形凹槽结构和n型掺杂倒梯形结构上蒸镀反射电极；
28、s6、在蒸镀完金属反射电极后，采用电镀工艺制备n型金属电极衬底；
29、s7、然后进行临时衬底的移除；
30、s8、在移除临时衬底后，在p型掺杂层上方蒸镀透明导电层；
31、s9、对外延片进行刻蚀，以形成隔离沟道和片下倒梯形micro-led外延台面；
32、s10、然后在刻蚀形成的隔离沟道和片下倒梯形micro-led外延台面上沉积介电层；
33、s11、在沉积完介电层后，采用刻蚀或者光刻技术对其进行图案化，形成介电区和介电裸露区；其中介电区对隔离沟道进行了填充，介电裸露区位于片下倒梯形micro-led外延台面处；
34、s12、最后在透明导电层和介电区的部分区域沉积顶部p电极，形成了由多个片下倒梯形微反射镜micro-led器件组成的阵列器件。
35、本发明的有益效果是：
36、本发明的提高光效的片下倒梯形微反射镜micro-led阵列器件，由多个分离的片下倒梯形微反射镜micro-led器件组成，每个所述片下倒梯形微反射镜micro-led器件包括p型掺杂层、多量子阱层、n型掺杂倒梯形结构、反射电极、n型金属电极衬底、透明导电层、介电层及顶部p电极，其中p型掺杂层、多量子阱层和n型掺杂倒梯形结构组成了单个片下倒梯形micro-led外延台面。所述n型掺杂倒梯形结构和所述反射电极形成片下倒梯形微反射镜结构，所述n型掺杂倒梯形结构的空气/氮化物界面光滑平整。本发明的片下倒梯形微反射镜micro-led器件，得益于片下倒梯形结合表面反射镜结构，能够对光路进行有效改变，可实现顶部micro-led光提取效率的提高；得益于片下倒梯形介质填充材料与外延层同质，因此可有效减弱导模光线，增加光处于辐射模的比例，有利于正面光提取；同时，相比于倾斜侧壁提高光提取效率的方法，得益于本方法仅对n型掺杂层进行刻蚀，而不对多量子阱层进行倾斜刻蚀，因此不会使多量子阱层的暴露面积增加，因此侧壁缺陷能够得到抑制，降低侧壁处的电荷耦合效应，从而削弱侧壁处的量子限制斯塔克效应(qcse)，减少空穴向侧壁汇聚，进而降低非辐射复合(srh)，使发光性能得到提高；此外，得益于本器件采用了垂直结构，因此相比于倒装结构，能够承载更大的注入电流。
1.一种提高光效的片下倒梯形微反射镜micro-led阵列器件，其特征在于，其是由多个分立的片下倒梯形微反射镜micro-led器件(8)组成的阵列器件；
2.根据权利要求1所述的提高光效的片下倒梯形微反射镜micro-led阵列器件，其特征在于，所述n型金属电极衬底(4)的厚度在100nm-5mm之间，材料为铝、铜、铬或银。
3.根据权利要求1所述的提高光效的片下倒梯形微反射镜micro-led阵列器件，其特征在于，所述反射电极(3)和所述顶部p电极(7)的厚度均在10nm-1mm之间，材料均为金、银、铬、铝、镍或ti/al/ti/au多层合金，其中ti/al/ti/au多层合金中al的厚度为0.1-10μm。
4.根据权利要求1所述的提高光效的片下倒梯形微反射镜micro-led阵列器件，其特征在于，所述n型掺杂倒梯形结构(132)和p型掺杂层(11)材料均为gan、algan、ingan或aln；所述n型掺杂倒梯形结构(132)的底部倾角在90°-175°之间。
5.根据权利要求1所述的提高光效的片下倒梯形微反射镜micro-led阵列器件，其特征在于，所述多量子阱层(12)为ingan/gan或alxga1-xn/alyga1-yn的多量子阱层，其中，0<x<1，0<y<1；或者，所述多量子阱层(12)为inn，ingan，aln，inaln，inalgan中的至少两种组合；
6.根据权利要求1所述的提高光效的片下倒梯形微反射镜micro-led阵列器件，其特征在于，所述透明导电层(5)为ito、ni/au合金或者石墨烯，所述透明导电层(5)透过率在50％-100％范围内。
7.根据权利要求1所述的提高光效的片下倒梯形微反射镜micro-led阵列器件，其特征在于，所述介电层(6)为二氧化硅、二氧化钛、五氧化二钛、由多层介电材料组成的布拉格反射镜、由多层介电材料组成的全向反射镜、光敏胶聚酰亚胺、光敏胶su-8或柔性材料聚二甲基硅氧烷。
8.根据权利要求1所述的提高光效的片下倒梯形微反射镜micro-led阵列器件，其特征在于，所述单个片下倒梯形micro-led外延台面(16)的台面尺寸为1μm-1mm。
9.根据权利要求1所述的提高光效的片下倒梯形微反射镜micro-led阵列器件，其特征在于，所述片下倒梯形微反射镜micro-led器件(8)材料体系为gan基蓝光micro-led、绿光micro-led、红光micro-led、algainp基红光micro-led或algan基紫外micro-led，器件结构包括倒装结构和垂直结构；发光波长在250-1000nm。
10.一种权利要求1-9任意一项所述的提高光效的片下倒梯形微反射镜micro-led阵列器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
