本发明属于半导体器件，具体涉及一种光通信的led半导体装置及其制备方法。
背景技术：
1、光通信技术是一种以可见光或者红外光等不可见光作为传输媒质的新兴通信技术，具有丰富且无需授权的频谱资源、通信带宽大、无常规电磁辐射和节能环保等优势，成为了一种新兴的无线光通信技术。
2、可见光led理论上能够以很高频率切换明灭状态，相当于高速输出1或0的数据，同时还具有兼顾照明、能耗很低等优点，因此具有光通信应用前景。目前常见的可见光led主要以照明、显示为设计目的，其结构可简化为“阳极/多层半导体薄膜/阴极”的堆叠结构，具有平板电容器的特征。
3、公开号为cn112635512a的发明申请公开了一种可见光通信led器件，通过将多个微阵列可单独寻址的led芯片集成在一起，多个led芯片分成不同光色的led芯片区域，利用不同区域的芯片明暗交替，来实现信号识别的。led器件由r、g、b区和白光区四个部分的芯片组成，r、g、b区分别为红色、绿色、蓝色的n×n微阵列led阵列芯片，单个芯片尺寸限制在100-200um之间，具有优越调制特性；白光区为大功率rgb白光led芯片。利用通断键控制和脉冲宽度调制技术，不同区域的微阵列led明暗交替变化，耦合出不同的光，经接收端光电探测器识别，可用于实现高速、稳定的可见光系统。本发明具有高调制带宽，同时能满足通信和照明功能。
4、公开号为cn109148665a的发明申请公开了一种可见光高频通信led，包括n电极、p电极、发光体以及基板，所述n电极、p电极以及发光体相互绝缘间隔设置在基板上表面，所述发光体面积为基板面积的20%至50％，在基板上表面向上延伸2μm至30μm设置有起遮光作用的金属管柱，该管柱内设柱孔，发光体纳置于柱孔内，发光体的高度比管柱的高度小0.2μm至6μm；所述发光体与管柱之间设有绝缘层。
5、上述两个专利公开的电容数值受到阳极和阴极的电极投影重叠面积大小的直接影响。目前常见的led以毫米尺寸为主，具有显著的rc效应，大大限制了led的响应速度，不适用于高速可见光通信系统的需求，由于尺寸较小的发光二极管存在边界效应，容易使得电流流失导致发光不稳定。
技术实现思路
1、本发明提供了一种光通信的led半导体装置，该装置具有较高的响应速度和发光稳定性。
2、本发明提供了一种光通信的led半导体装置，包括：
3、基底；
4、第一电极，所述第一电极沿第一方向设置于所述基底上；
5、发光二极管堆叠结构，所述发光二级管堆叠结构位于所述第一电极上；
6、绝缘材料层，所述绝缘材料层位于所述基底和所述第一电极上，且包裹所述发光二极管堆叠结构的侧面，所述绝缘材料层上表面的高度高于所述发光二极管堆叠结构上表面的高度；
7、第二电极，所述第二电极沿第二方向设置在所述绝缘材料层和发光二极管堆叠结构的上表面，所述第二方向与所述第一方向不平行。
8、优选地，所述第二方向垂直于所述第一方向。第二方向垂直于第一方向，也就是，在将第二电极投影在第一电极上时，第二电极和第一电极相互垂直，则第一电极和第二电极的投影重叠面积相比于其他的角度对应的投影重叠面积最小，最小的投影重叠面积能够使得电容最小，因此极大的提升了响应速度。
9、优选地，所述第一电极和所述第二电极的投影重叠面积为0.0016 mm2至0.25mm2；
10、本发明通过提供合适的投影重叠面积，且发光二极管堆叠结构的上、下表面积位于投影重叠面积内，从而使得rc时间常数较小，保证较高的响应速度的同时，提供了合适的发光面积，保证能够被较容易的探测到。
11、优选地，所述发光二极管堆叠结构的宽度为d l，所述第一电极的宽度d1，所述第二电极的宽度为d2，其中0.01mm≤（d1- d l）≤0.2mm，并且0.01mm≤（d2- d l）≤0.2mm。
12、当电极投影重叠面积减小到微米级别尺寸时发光二极管堆叠结构的边缘效应表现更加明显，电流倾向于集中在电极边缘处，使得边缘处的电流密度大于中心处的电流密度。常规led的器件面积较大，边缘区域占比小，边缘效应不明显。当led尺寸缩小至微米尺寸后，边缘区域效应显著增强。如果不沉积绝缘材料阻断电流从电极边缘传播的路径，会使得电流集中在边缘区域，使得该区域内的led工作在较大电流密度下，由于电荷泄漏、带电态发光等原因降低发光效率，本发明通过在边缘处设置绝缘材料以阻断边缘区域的电流，抑制边缘区域的边缘效应，能够明显的提升器件的稳定性。
13、如果发光二极管堆叠结构的宽度与第一电极、第二电极的宽度差过小，则经过发光二极管堆叠结构的电流容易从边缘逃逸，发光稳定性变差。
14、优选地，所述绝缘材料层上表面与发光二极管堆叠结构上表面的高度差为10-100nm。绝缘材料层至少比发光二极管堆叠结构高出10nm，否则无法保证绝缘材料像侧墙一样耸立在发光二极管堆叠结构旁，无法有效阻碍边缘效应。绝缘材料层至多比发光二极管堆叠结构高出100nm，否则高度差太多会导致加工形成第二电极的步骤良率不高，容易出现第二电极材料不能完全平整地填充到器件区域顶部。
15、优选地，所述第一电极为阴极，所述第二电极为阳极；
16、或者所述第一电极为阳极，所述第二电极为阴极；
17、所述阳极材料为ito、fto中的一种或多种的组合；
18、所述阴极材料为al、ag、mg、ca、ba、lif中的一种或多种的组合。
19、优选地，所述发光二极管堆叠结构依次包括空穴传输层、发光层和电子传输层；
20、其中，所述空穴传输层与阳极连接，所述电子传输层与阴极连接。
21、进一步优选地，所述空穴传输层的材料为聚[(4,4’-(n-(4-仲丁基苯基)二苯胺)]、聚[(n,n’-(4-丁基苯基)-n,n’-二苯基-1,4-苯二胺)-alt-(9,9-二辛基芴基-2,7-二基)]、聚[9,9-二辛基芴基-2,7-二基]-alt-(9-(2-乙基己基)-咔唑-3,6-二基)]、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]、聚[9-乙烯咔唑]、4,4'-二(9-咔唑)联苯或4,4',4''-三（咔唑-9-基）三苯胺，上述材料掺杂后中的一种或多种的组合。
22、进一步优选地，所述发光层的材料为cdse系量子点、inp系量子点、钙钛矿、有机发光分子中的一种或多种的组合。
23、进一步优选地，所述电子传输层的材料为氧化锌纳米晶、镁掺杂氧化锌纳米晶、二氧化锡纳米晶中的一种或多种的组合。
24、优选地，所述基底为玻璃、塑料、树脂中、硅、二氧化硅中的一种或多种的组合；
25、所述绝缘材料层为二氧化硅、氧化铝、氧化镁、聚丙烯酸甲酯或聚苯乙烯。
26、另一方面，本发明提供了一种光通信的led半导体装置的制备方法，包括：
27、在基底之上形成沿第一方向延伸的第一电极；
28、在所述基底和所述第一电极上形成绝缘材料层；
29、在所述绝缘材料层中形成沿第一方向延伸的坑道，以暴露第一电极的上表面，所述坑道的宽度小于等于第一电极的宽度；
30、在所述坑道内部形成发光二极管堆叠结构，所述发光二极管堆叠结构的下表面与第一电极相邻，发光二极管堆叠结构的上表面低于绝缘材料层的上表面；
31、在所述绝缘材料层与所述发光二极管堆叠结构的上表面形成沿着第二方向延伸的第二电极，其中，所述第一方向与所述第二方向不平行。
32、与现有技术相比，本发明的有益效果为：
33、本发明将与发光二极管堆叠结构上表面和下表面分别连接的第一电极和第二电极进行交叉设置，从而使两个电极的投影重叠面积较小，有效的降低了rc时间常数，使得发光二极管堆叠结构的响应速度大幅提升；本发明利用绝缘材料层包裹发光二极管堆叠结构的侧面，能够阻断电流从电极边缘传播的路径，以对发光二极管堆叠结构进行钝化，提高发光效率和器件稳定性。
1.一种光通信的led半导体装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的光通信的led半导体装置，其特征在于，所述第二方向垂直于所述第一方向。
3.根据权利要求1所述的光通信的led半导体装置，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极的投影重叠面积为0.0016 mm2至0.25mm2。
4.根据权利要求3所述的光通信的led半导体装置，其特征在于，所述发光二极管堆叠结构的宽度为dl，所述第一电极的宽度为d1，所述第二电极的宽度为d2，其中0.01mm≤（d1-dl）≤0.2mm，并且0.01mm≤（d2- dl）≤0.2mm。
5.根据权利要求3所述的光通信的led半导体装置，其特征在于，所述绝缘材料层上表面与发光二极管堆叠结构上表面的高度差为10nm至100nm。
6.根据权利要求1所述的光通信的led半导体装置，其特征在于，所述第一电极为阴极、所述第二电极为阳极；或者，所述第一电极为阳极、所述第二电极为阴极；
7.根据权利要求6所述的光通信的led半导体装置，其特征在于，所述发光二极管堆叠结构依次包括空穴传输层、发光层和电子传输层；
8.根据权利要求7所述的光通信的led半导体装置，其特征在于，所述空穴传输层与所述阳极之间具有空穴注入层；
9.根据权利要求1所述的光通信的led半导体装置，其特征在于，所述基底为玻璃、塑料、树脂、硅、二氧化硅中的一种或多种的组合；
10.一种根据权利要求1-9任一项所述的光通信的led半导体装置的制备方法，其特征在于，包括：
