一种LED外延片、外延生长方法及LED芯片技术

本发明专利技术提供一种LED外延片、外延生长方法及LED芯片，通过依次生长N极性转换层和图形化石墨层，其中，所述N极性转换层的材料为GaN，且靠近图形化石墨层的一侧为氮面，由于图形化石墨层的材料为石墨烯，石墨烯中的碳原子和N极性转换层氮面的氮原子可以根据范德瓦尔斯力结合，通过这样的方式将其应用于Micro

【技术实现步骤摘要】
一种LED外延片、外延生长方法及LED芯片


[0001]本专利技术涉及LED
，特别涉及一种LED外延片、外延生长方法及LED芯片。

技术介绍

[0002]发光二极管(Light Emitting Diode，简称：LED)是一种能发光的半导体电子元件，由于其体积小、亮度高、能耗低等特点，吸引了越来越多研究者的注意。
[0003]其中，GaN材料由于其具有热产生效率低，抗辐射，击穿电压高，电子饱和漂移速度大，和介电常数小的优点，已被广泛应用在高频、高温、高压电子器件领域、发光二极管（LED）和半导体激光器（LD）等方面，成为当前研究的热点。
[0004]随着第三代显示的发展，Micro
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LED由于其优异的电流饱和密度、更高的量子效率以及高可靠性，已经成为目前技术的热点，在显示，VLC通讯等方面被广泛研究。Micro
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LED具有优异性能，但是，目前桎梏其发展的关键点在于，Micro
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LED中的GaN材料存在高密度位错、工作速度慢、散热性能不良、高集成和互联难度大、巨量转移良率低以及衬底剥离难等问题。直到石墨烯的发现，给解决GaN材料的这些问题带来了新的思路，由于石墨具有优异的光学、电学、机械等特性，正好与氮化镓形成互补，为氮化镓开拓了更广阔的应用。石墨烯是具有高强度、高导电性、高透过率的最薄“超级材料”，石墨烯与氮化镓结合起来使用，不仅可以为石墨烯提供载体，还可以解决氮化镓自身诸多方面不足的问题，未来将会使两者拥有非常广阔的应用前景，因此研究石墨烯与氮化镓材料复合系统的性质具有重要的探索价值。

技术实现思路

[0005]基于此，本专利技术的目的是提供一种LED外延片、外延生长方法及LED芯片，旨在解决现有技术中，Micro
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LED或Mini
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LED中采用GaN材料而导致衬底剥离难度大的问题。
[0006]根据本专利技术实施例当中的一种LED外延片，包括N极性转换层和沉积于所述N极性转换层上的图形化石墨层，其中，所述N极性转换层的材料为GaN，且靠近所述图形化石墨层的一侧为氮面，所述图形化石墨层的材料为石墨烯，所述图形化石墨层由若干六边形的子石墨烯块构成，且在部分所述子石墨烯块的中心位置开设有通孔，所述通孔用于将所述N极性转换层部分裸露。
[0007]优选地，所述LED外延片包括衬底、第一缓冲层、三维GaN层、二维GaN层、第二缓冲层、N型GaN层、多量子阱层以及P型GaN层；所述第一缓冲层、所述三维GaN层、所述二维GaN层、所述N极性转换层、所述图形化石墨层、所述第二缓冲层、所述N型GaN层、所述多量子阱层以及所述P型GaN层依次外延生长在所述衬底上。
[0008]优选地，所述图形化石墨层的层数为1~10层。
[0009]优选地，所述通孔的直径为1~50nm。
[0010]优选地，处于所述图形化石墨层最外圈的所有所述通孔的连线为一六边形，其中，所述六边形的边长为，a表示为石墨烯的晶格常数，n表示为图形化石墨层的
圈数，n∈[1，100]。
[0011]优选地，所述图形化石墨层的厚度为1~50nm。
[0012]根据本专利技术实施例当中的一种LED外延片的外延生长方法，用于制备上述的LED外延片，所述外延生长方法包括：生长N极性转换层，其中，所述N极性转换层的材料为GaN，且靠近所述图形化石墨层的一侧为氮面；在所述N极性转换层上制备图形化石墨层，其中，首先在所述N极性转换层上沉积石墨烯，以得到石墨烯层，并利用掩膜，在所述石墨烯层的预设位置上蚀刻出通孔，得到所述图形化石墨层，所述通孔用于使所述N极性转换层部分裸露。
[0013]优选地，所述外延生长方法还包括：提供一生长所需的衬底；在所述衬底上依次外延生长第一缓冲层、三维GaN层、二维GaN层、N极性转换层、图形化石墨层、第二缓冲层、N型GaN层、多量子阱层以及P型GaN层。
[0014]优选地，所述生长N极性转换层的步骤中，在所述二维GaN层生长平整之后，通入NH3，同时将掺杂源关闭，以使氮面向上。
[0015]根据本专利技术实施例当中的一种LED芯片，包括上述的LED外延片。
[0016]与现有技术相比：通过依次生长N极性转换层和图形化石墨层，其中，所述N极性转换层的材料为GaN，且靠近图形化石墨层的一侧为氮面，由于图形化石墨层的材料为石墨烯，石墨烯中的碳原子和N极性转换层氮面的氮原子可以根据范德瓦尔斯力结合，通过这样的方式将其应用于Micro
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LED或Mini
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LED中，可以更轻松地实现与衬底的剥离，另外，在部分子石墨烯块的中心位置开设有通孔，该通孔用于将N极性转换层部分裸露，目的在于在通孔处形成晶种，便于后续生长的GaN材料可以更好的在石墨烯表面沉积。
附图说明
[0017]图1为本专利技术实施例一当中的LED外延片的结构示意图；图2为本专利技术实施例一中的图形化石墨层的某一视角的结构示意图；图3为本专利技术实施例二当中的LED外延片的外延生长方法的实现流程图。
具体实施方式
[0018]为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的若干实施例。但是，本专利技术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例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容更加透彻全面。
[0019]需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
[0020]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专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0021]实施例一
[0022]请参阅图1，图1为本专利技术实施例一中的LED外延片的结构示意图，图2为本专利技术实施例一中的图形化石墨层的某一视角的结构示意图，其中，LED外延片包括衬底1、以及在衬底1上依次外延生长的第一缓冲层2、三维GaN层3、二维GaN层4、N极性转换层5、图形化石墨层6、第二缓冲层7、N型GaN层8、多量子阱层9以及P型GaN层10。
[0023]在本实施例当中，衬底1可以为蓝宝石衬底、蓝宝石平片衬底、SiC衬底以及硅基衬底等，第一缓冲层2和第二缓冲层7的材料可以是GaN、AlGaN、AlN中的一种，具体的，N极性转换层5的材料为GaN，且靠近图形化石墨层的一侧为氮面，图形化石墨层6的材料为石墨烯，图形化石墨层6由若干六边形的子石墨烯块构成，且在部分子石墨烯块的中心位置开设有通孔，通孔用于将N极性转本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种LED外延片，其特征在于，包括N极性转换层和沉积于所述N极性转换层上的图形化石墨层，其中，所述N极性转换层的材料为GaN，且靠近所述图形化石墨层的一侧为氮面，所述图形化石墨层的材料为石墨烯，所述图形化石墨层由若干六边形的子石墨烯块构成，且在部分所述子石墨烯块的中心位置开设有通孔，所述通孔用于将所述N极性转换层部分裸露。2.根据权利要求1所述的LED外延片，其特征在于，所述LED外延片包括衬底、第一缓冲层、三维GaN层、二维GaN层、第二缓冲层、N型GaN层、多量子阱层以及P型GaN层；所述第一缓冲层、所述三维GaN层、所述二维GaN层、所述N极性转换层、所述图形化石墨层、所述第二缓冲层、所述N型GaN层、所述多量子阱层以及所述P型GaN层依次外延生长在所述衬底上。3.根据权利要求1或2所述的LED外延片，其特征在于，所述图形化石墨层的层数为1~10层。4.根据权利要求1或2所述的LED外延片，其特征在于，所述通孔的直径为1~50nm。5.根据权利要求1或2所述的LED外延片，其特征在于，处于所述图形化石墨层最外圈的所有所述通孔的连线为一六边形，其中，所述六边形的边长为，a表示为石墨烯的晶格常数，n表示为图形化石墨层的圈数，n∈[1，100]。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘兆，霍丽艳，滕龙，吴洪浩，崔晓慧，
申请(专利权)人：江西乾照光电有限公司，
类型：发明
国别省市：