一种石墨烯上氮极性GaN基长波长LED芯片及其制备方法技术

一种石墨上氮极性GaN基长波长LED芯片及其制备方法，属于半导体发光器件领域。其依次由衬底层、石墨烯层、氮极性GaN模板层、氮极性n‑GaN电子提供层、氮极性InGaN基量子阱有源区、氮极性p‑Al<subgt;x1</subgt;Ga<subgt;1‑x1</subgt;N电子阻挡层、氮极性p‑GaN空穴注入层、p型电极层和n型电极层构成。石墨烯与外延薄膜间的相互作用力弱，量子阱有源区受到的应力会降低，同时外延片的翘曲度会降低，能够提升量子阱层中铟的并入效率、缓解相分离并提高发光均匀性。此外，采用氮极性InGaN量子阱结构能够进一步提高铟的并入效率。因此，在石墨烯上基于氮极性材料能够在更高温度下实现量子阱的外延生长，从而提高量子阱的晶体质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体发光器件领域，具体涉及一种石墨烯上氮极性gan基长波长led芯片及其制备方法。

技术介绍

1、目前，与gan基蓝光led相比，gan基长波长led，尤其是gan基红光led的发光效率偏低，其主要原因是led有源区ingan基量子阱结构的发光效率较低，而量子阱结构低的发光效率与ingan阱层中所需的高的铟组分有关：第一，要实现高的铟组分，ingan量子阱需在较低的温度下生长，低的生长温度导致ingan量子阱的晶体质量较差。同时，为了防止ingan量子阱中铟的热分解，gan或ingan垒层的生长温度不能过高，使得量子垒层的晶体质量也较差；第二，高的铟组分使得ingan阱层与垒层的晶格失配较大，从而ingan阱层受到的应力也较大，会降低ingan阱层中铟的并入效率并加剧相分离和量子限制斯塔克效应。同时，铟并入效率的降低会进一步降低量子阱的生长温度。此外，ingan阱层大的残余应力会在阱层和垒层界面处诱导产生新的位错，降低量子阱晶体质量。gan基长波长led低的发光效率极大地阻碍了gan基全色显示技术以及微显示技术的发展。</p>
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【技术保护点】

1.一种石墨烯上氮极性GaN基长波长LED芯片，其特征在于：从下至上依次由衬底(1)、石墨烯层(2)、氮极性GaN模板层(3)、氮极性n-GaN电子提供层(4)、氮极性InGaN基多量子阱有源区(5)、氮极性p-Alx1Ga1-x1N电子阻挡层(6)、氮极性p-GaN空穴注入层(7)组成，氮极性n-GaN电子提供层(4)和氮极性InGaN基多量子阱有源区(5)间形成裸露的氮极性n-GaN电子提供层(4)台面，在氮极性n-GaN电子提供层(4)台面和氮极性p-GaN空穴注入层(7)上分别制备有n型电极层(9)和p型电极层(8)；氮极性InGaN量子阱有源层区(5)由垒层Iny0Ga1-y0...

【技术特征摘要】

1.一种石墨烯上氮极性gan基长波长led芯片，其特征在于：从下至上依次由衬底(1)、石墨烯层(2)、氮极性gan模板层(3)、氮极性n-gan电子提供层(4)、氮极性ingan基多量子阱有源区(5)、氮极性p-alx1ga1-x1n电子阻挡层(6)、氮极性p-gan空穴注入层(7)组成，氮极性n-gan电子提供层(4)和氮极性ingan基多量子阱有源区(5)间形成裸露的氮极性n-gan电子提供层(4)台面，在氮极性n-gan电子提供层(4)台面和氮极性p-gan空穴注入层(7)上分别制备有n型电极层(9)和p型电极层(8)；氮极性ingan量子阱有源层区(5)由垒层iny0ga1-y0n和阱层inx0ga1-x0n交替生长组成，生长对数在2～5对之间，其中0.1≤x1≤0.4，0.25＜x0≤1，0≤y0＜x0。

2.如权利要求1所述的一种石墨烯上氮极性gan基长波长led芯片，其特征在于：衬底(1)为碳面碳化硅衬底、氮面gan衬底或高温下氨气处理的蓝宝石衬底。

3.如权利要求1所述的一种石墨烯上氮极性gan基长波长led芯片，其特征在于：氮极性gan模板层(3)的厚度为500nm～5μm，氮极性n-gan电子提供层(4)的厚度为500nm～3μm；氮极性ingan基多量子阱有源区(5)中每个阱层inx0ga1-x0n的厚度为2～4nm，0＜x0≤1；每个垒层iny0ga1-y0n的厚度为10～15nm，0≤y0＜x0；氮极性p-alx1ga1-x1n电子阻挡层(6)的厚度为10～40nm，氮极性p-gan空穴注入层(7)的厚度为100～200nm，p型电极层(...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓高强，张源涛，于佳琪，赵敬凯，王昱森，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：