一种薄膜发光二极管及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种薄膜发光二极管及其制造方法，属于半导体光电领域。包括衬底、间隔对称布置在衬底上的结构相同的第一导电层和第二导电层、至少一层磷烯、N型电极和P型电极，第一导电层与衬底构成阶梯结构，第一导电层包括至少一个远离衬底的阶梯面，第一导电层在衬底上的正投影为长方形；第一导电层的每个阶梯面与处于同一平面内的第二导电层的阶梯面上共同设置有一层磷烯，N型电极和P型电极分别设置在距离衬底最远的一层磷烯上，且分别位于第一导电层和第二导电层上方。通过在N型电极和P型电极之间施加电压，同时调节每层磷烯到衬底的靠近导电层的一面的距离，即可使得每层磷烯发出不同颜色的可见光，提高了LED的发光良率。

【技术实现步骤摘要】
一种薄膜发光二极管及其制造方法
本专利技术涉及半导体光电领域，特别涉及一种薄膜发光二极管及其制造方法。
技术介绍
LED(LightEmittingDiode，发光二极管)是一种能发光的半导体电子元件。其核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的外延片，在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层，称为PN结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。现有的LED外延片包括衬底以及依次层叠在衬底上的N型层、多量子阱层和P型层，N型层的电子和P型层的空穴在多量子阱层复合发光，一般发出单色光。若想要LED发出其它颜色的光(例如白光)，一种方法是在外延生长结束后，使用荧光粉对LED进行封装，使得LED发出的光激发荧光粉最终发出其它颜色的光。另一种方法即设置多层多量子阱层，使得电子和空穴在多层多量子阱层中分别发出不同波段的可见光，最终不同波段的可见光组合起来发出其它颜色的光。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术至少存在以下问题：对于上述第二种方法，由于电子和空穴在多量子阱层中发出何种波段的可见光与多量子阱层中In的含量有关，In的含量与温度有关，而P型层的生长温度较高，因此靠近P型层的多量子阱层中In的含量会受P型层的高温影响，使得电子和空穴在该多量子阱层中发出的可见光的波段不可调，从而降低LED的发光良率。
技术实现思路
为了解决现有技术中多量子阱层中In的含量受温度影响，使得电子和空穴在该多量子阱层中发出的可见光的波段不可调，从而降低LED的发光良率的问题，本专利技术实施例提供了一种薄膜发光二极管及其制造方法。所述技术方案如下：一方面，本专利技术提供了一种薄膜发光二极管，所述薄膜发光二极管包括衬底、第一导电层、第二导电层、至少一层磷烯、N型电极和P型电极，所述第一导电层和所述第二导电层间隔对称布置在所述衬底上，所述第二导电层与所述第一导电层的结构相同，所述第一导电层与所述衬底构成阶梯结构，所述第一导电层包括至少一个远离所述衬底的阶梯面，所述第一导电层在所述衬底上的正投影为长方形；所述第一导电层的每个所述阶梯面与处于同一平面内的所述第二导电层的阶梯面上共同设置有一层所述磷烯，所述N型电极和所述P型电极分别设置在所述至少一层磷烯中距离所述衬底最远的一层磷烯上，且所述N型电极和所述P型电极分别位于所述第一导电层和所述第二导电层上方。进一步地，所述第一导电层和所述第二导电层之间的距离为6～9um，每层所述磷烯的宽度为2～5um，每层所述磷烯的厚度为0.65～2nm。进一步地，所述衬底为Si衬底，所述薄膜发光二极管还包括设置在所述Si衬底表面的SiO2层。另一方面，本专利技术提供了一种薄膜发光二极管的制造方法，所述制造方法包括：提供一衬底；在所述衬底上制作第一导电层、第二导电层、至少一层磷烯、N型电极和P型电极，所述第一导电层和所述第二导电层间隔对称布置在所述衬底上，所述第二导电层与所述第一导电层的结构相同，所述第一导电层与所述衬底构成阶梯结构，所述第一导电层包括至少一个远离所述衬底的阶梯面，所述第一导电层在所述衬底上的正投影为长方形；所述第一导电层的每个所述阶梯面与处于同一平面内的所述第二导电层的阶梯面上共同设置有一层所述磷烯，所述N型电极和所述P型电极分别设置在所述至少一层磷烯中距离所述衬底最远的一层磷烯上，且所述N型电极和所述P型电极分别位于所述第一导电层和所述第二导电层上方。进一步地，所述在所述衬底上制作第一导电层、第二导电层、至少一层磷烯、N型电极和P型电极，包括：在所述衬底上真空蒸镀一层导电膜；在所述导电膜上生长一层磷烯；在所述磷烯上设置N型电极和P型电极；去除所述导电膜中位于所述N型电极和所述P型电极的正投影以外的区域，得到间隔对称布置在所述衬底上的所述第一导电层和所述第二导电层。进一步地，所述在所述衬底上制作第一导电层、第二导电层、至少一层磷烯、N型电极和P型电极，包括：在所述衬底上形成一层导电层，所述导电层与所述衬底构成阶梯结构，所述导电层包括多个远离所述衬底的阶梯面；在所述导电层的每个阶梯面上生长一层磷烯，以形成多层磷烯；在所述多层磷烯中距离所述衬底最远的一层磷烯上设置N型电极和P型电极；对所述导电层进行处理，除掉所述导电层中间的部分，得到间隔对称布置在所述衬底上的所述第一导电层和所述第二导电层。进一步地，所述在所述衬底上形成一层导电层，包括：在所述衬底上真空蒸镀一层导电膜；在所述导电膜的第一表面的I区域设置光刻胶，并采用王水从所述第一表面开始腐蚀，得到第二表面；在所述第二表面的II区域设置光刻胶，并采用王水从所述第二表面开始腐蚀，得到第三表面，重复上述过程，以得到所述导电层，所述第一表面为所述导电膜的远离所述衬底的一面，所述I区域位于所述第一表面的一侧边，所述II区域位于所述第二表面的靠近所述I区域的一侧边。进一步地，所述制造方法还包括：对所述衬底进行刻蚀处理，以调节所述衬底的靠近所述至少一层磷烯的一面至所述至少一层磷烯的距离。进一步地，所述生长一层磷烯，包括：以磷粉为原料，Ar为载气，在生长温度为200-350℃的环境下，生长所述磷烯。进一步地，所述第一导电层和所述第二导电层之间的距离为6～9um。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本专利技术中设有至少一层磷烯，磷烯的导热系数为10～36W/(m*K)，由于在导热系数小于60W/(m*K)的二维材料上施加大于0.4V/um的电压时，该二维材料即可具备热转光的条件，因此本专利技术通过在N型电极和P型电极之间施加电压，使得每层磷烯上的电压大小大于0.4V/um，即可使得磷烯具备热转光的条件，同时，每层磷烯到衬底的靠近导电层的一面的距离不同，则对应的能带禁宽E的大小也不同，而每层磷烯发出的可见光的波长λ＝1024/E，因此通过控制每层磷烯到衬底的靠近导电层的一面的距离，即可改变每层磷烯对应的能带禁宽E，从而使得每层磷烯发出不同波段的可见光，提高了LED的发光良率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是实施例一提供的一种薄膜发光二极管的结构示意图；图2是图1的左视图；图3是实施例二提供的一种薄膜发光二极管的结构示意图；图4是图3的左视图；图5是实施例三提供的一种薄膜发光二极管的制造方法的方法流程图；图6是实施例四提供的另一种薄膜发光二极管的制造方法的方法流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。实施例一本专利技术提供了一种薄膜发光二极管，图1是实施例一提供的一种薄膜发光二极管的结构示意图，如图1所示，薄膜发光二极管包括衬底1、第一导电层2、第二导电层3、多层磷烯4、N型电极5和P型电极6。第一导电层2和第二导电层3间隔对称布置在衬底1上，即对于任意一条垂直于衬底1的直线，第一导电层2与第二导电层3关于该直线对称布置，且间隔距离L。第二导电层3与第一导电层2的结构相同，第一导电层2和第二导电层3在衬底1上的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种薄膜发光二极管，其特征在于，所述薄膜发光二极管包括衬底、第一导电层、第二导电层、至少一层磷烯、N型电极和P型电极，所述第一导电层和所述第二导电层间隔对称布置在所述衬底上，所述第二导电层与所述第一导电层的结构相同，所述第一导电层与所述衬底构成阶梯结构，所述第一导电层包括至少一个远离所述衬底的阶梯面，所述第一导电层在所述衬底上的正投影为长方形；所述第一导电层的每个所述阶梯面与处于同一平面内的所述第二导电层的阶梯面上共同设置有一层所述磷烯，所述N型电极和所述P型电极分别设置在所述至少一层磷烯中距离所述衬底最远的一层磷烯上，且所述N型电极和所述P型电极分别位于所述第一导电层和所述第二导电层上方。

【技术特征摘要】
1.一种薄膜发光二极管，其特征在于，所述薄膜发光二极管包括衬底、第一导电层、第二导电层、至少一层磷烯、N型电极和P型电极，所述第一导电层和所述第二导电层间隔对称布置在所述衬底上，所述第二导电层与所述第一导电层的结构相同，所述第一导电层与所述衬底构成阶梯结构，所述第一导电层包括至少一个远离所述衬底的阶梯面，所述第一导电层在所述衬底上的正投影为长方形；所述第一导电层的每个所述阶梯面与处于同一平面内的所述第二导电层的阶梯面上共同设置有一层所述磷烯，所述N型电极和所述P型电极分别设置在所述至少一层磷烯中距离所述衬底最远的一层磷烯上，且所述N型电极和所述P型电极分别位于所述第一导电层和所述第二导电层上方。2.根据权利要求1所述的薄膜发光二极管，其特征在于，所述第一导电层和所述第二导电层之间的距离为6～9um，每层所述磷烯的宽度为2～5um，每层所述磷烯的厚度为0.65～2nm。3.根据权利要求1或2所述的薄膜发光二极管，其特征在于，所述衬底为Si衬底，所述薄膜发光二极管还包括设置在所述Si衬底表面的SiO2层。4.一种薄膜发光二极管的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：提供一衬底；在所述衬底上制作第一导电层、第二导电层、至少一层磷烯、N型电极和P型电极，所述第一导电层和所述第二导电层间隔对称布置在所述衬底上，所述第二导电层与所述第一导电层的结构相同，所述第一导电层与所述衬底构成阶梯结构，所述第一导电层包括至少一个远离所述衬底的阶梯面，所述第一导电层在所述衬底上的正投影为长方形；所述第一导电层的每个所述阶梯面与处于同一平面内的所述第二导电层的阶梯面上共同设置有一层所述磷烯，所述N型电极和所述P型电极分别设置在所述至少一层磷烯中距离所述衬底最远的一层磷烯上，且所述N型电极和所述P型电极分别位于所述第一导电层和所述第二导电层上方。5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述在所述衬底上制作第一导电层...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏晓骏，郭炳磊，吕蒙普，李鹏，胡加辉，
申请(专利权)人：华灿光电浙江有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33