一种透明导电层和发光二极管制造技术

本实用新型专利技术公开了一种透明导电层和发光二极管，属于半导体发光器件技术领域。该透明导电层包括：覆盖在P-GaN层上的碳纳米管层和覆盖在碳纳米管层上的石墨烯层。该发光二极管包括外延片、透明导电层和电极；外延片包括衬底、以及依次覆盖在衬底上的N-GaN层、多量子阱、P-GaN层；电极包括N电极和P电极；透明导电层包括覆盖在P-GaN层上的碳纳米管层和覆盖在碳纳米管层上的石墨烯层，P电极设于石墨烯层上。本实用新型专利技术通过采用碳纳米管层以及石墨烯层的复合层作为透明导电层，使得透明导电层不仅能在各个方向上都具有很高的电导率，而且同时具有很好的柔性和导热性能，从而使得包含这种透明导电层的LED性能得到显著改善。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及半导体发光器件
，特别涉及一种透明导电层和发光二极管。
技术介绍
透明导电层既具有高电导率，又具有可见光特定波段的高透过率，是LED (LightEmitting Diode，发光二极管)等元件的重要组成部分。目前，广泛采用的用作透明导电层的材料是IT0(Indium Tin Oxides，氧化铟锡)，但是铟成本高、资源有限，已经无法满足LED行业的快速发展要求。因此研究人员试图寻找其他材料来代替ITO作为透明导电层材料。目前已有的透明导电层材料包括石墨烯和CNT(Carbon Nanotube,碳纳米管)。其·中，石墨烯是由碳原子构成的单层片状结构材料，其在碳原子层的二维方向具有高电导率。碳纳米管则是由单层或多层碳原子层卷曲形成的同轴状结构，其具有轴向的高电导率和热导率，且其长径比(指对于柱形物体，其长度与直径的比值)高，具有很好的柔性。在实现本技术的过程中，专利技术人发现现有技术至少存在以下问题如果在P-GaN(P-GalIium Nitride, P型氮化镓)层上生长石墨烯作为透明导电层，由于石墨烯受力或受热时容易发生弯曲，所以在LED制作及后续使用过程中，LED发出的热量或受到的封装压力会很容易导致石墨烯与P-GaN层分离，造成透明导电层功能失效；如果在P-GaN层上生长碳纳米管阵列作为透明导电层，由于CNT非轴向的原子之间没有化学键，电导率远远低于轴向，导致电极上的电流较难通过CNT非轴向进行传导，使得LED发光不均匀，从而影响LED的发光效率。
技术实现思路
为了解决现有技术中ITO资源短缺、石墨烯单独作为透明导电层会导致透明导电层容易失效以及碳纳米管作为透明导电层时非轴向电导率低等问题，本技术实施例提供了一种透明导电层和发光二极管。所述技术方案如下一方面，本技术实施例提供了一种透明导电层，所述透明导电层包括用于覆盖在P-GaN层上的碳纳米管层和覆盖在所述碳纳米管层上的石墨烯层。其中，所述碳纳米管层为垂直于所述P-GaN层的碳纳米管阵列。其中，所述石墨烯层为平行于所述P-GaN层的石墨烯单层。另一方面，本技术实施例还提供了一种发光二极管，包括外延片、透明导电层和电极；所述外延片包括衬底、以及依次覆盖在所述衬底上N-GaN (N-Gallium Nitride, N型氮化镓)层、MQWs (Multiple Quantum Wells,多量子讲)、P_GaN层；所述电极包括N电极和P电极；所述透明导电层包括覆盖在所述P-GaN层上的碳纳米管层和覆盖在所述碳纳米管层上的石墨烯层，所述P电极设于所述石墨烯层上。其中，所述碳纳米管层为垂直于所述P-GaN层的碳纳米管阵列。其中，所述石墨烯层为平行于所述P-GaN层的石墨烯单层。本技术提供的技术方案带来的有益效果是通过采用具有良好柔性和导电性能的碳纳米管层以及在二维方向具有极高电导率的石墨烯层的复合层作为透明导电层，使得透明导电层不仅能在各个方向上都具有很高的电导率，而且同时具有很好的柔性和导热性能，从而使得包含这种透明导电层的LED性能得到显著改善。附图说明为了更清楚地说明本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I是本技术实施例I提供的透明导电层结构示意图；图2是本技术实施例2提供的LED的结构示意图。附图中，各标号所代表的组件列表如下I衬底，2N_GaN层，3MQWs，4P_GaN层，5透明导电层，6N电极，7P电极，101碳纳米管层，102石墨烯层。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地详细描述。实施例I本技术实施例提供了一种透明导电层，参见图1，该透明导电层包括用于覆盖在P-GaN层上的碳纳米管层101和覆盖在碳纳米管层101上的石墨烯层102。进一步地，碳纳米管层101为垂直于P-GaN层的碳纳米管阵列；石墨烯层102为平行于P-GaN层的石墨烯单层。上述透明导电层在生长时，通过化学气相沉积等方法，在P-GaN层上沉积碳纳米管层101，然后在碳纳米管层101上生长石墨烯层102。本实施例提供的透明导电层对于改善LED的性能具有显著的效果。适用于需要透明导电层的LED等元件，用于提高光电性能。本技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是通过采用具有良好柔性和导电性能的碳纳米管层以及在二维方向具有极高电导率的石墨烯层的复合层作为透明导电层，使得透明导电层不仅能在各个方向都具有很高的电导率，而且同时具有很好的柔性和导热性能，从而使得包含这种透明导电层的LED性能得到显著改善。实施例2本技术实施例提供了一种LED，参见图2，该LED包括外延片、透明导电层5和电极；外延片包括衬底I、以及依次覆盖在衬底I上的N-GaN层2、MQWs3、P-GaN层4 ;电极包括N电极6和P电极7 ;其中，透明导电层5包括覆盖在P-GaN层4上的碳纳米管层101和覆盖在碳纳米管层101上的石墨烯层102，P电极7设于石墨烯层102上。进一步地，碳纳米管层101为垂直于P-GaN层4的碳纳米管阵列；石墨烯层102为平行于P-GaN层4的石墨烯单层。结合上面的LED结构，下面对本技术实施例提供的LED的生长方法进行简单介绍其中，LED外延片米用 MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition,金属有机化合物化学气相沉淀方法)得到。具体地，在衬底I上，依次生长出N-GaN层2、MQffs3和 P-GaN 层 4。进一步地，通过化学气相沉积等方法，在LED外延片的P-GaN层4上沉积碳纳米管层101，然后在碳纳米管层101上生长石墨烯层102。通过光刻、ICP (Inductively Coupled Plasma,反应稱合等离子体)刻蚀、蒸镀、PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,等离子体增强化学气相沉积法)等 工艺步骤，加工出具有碳纳米管和石墨烯组合材料的透明导电层的LED。其中，P电极7通过蒸镀等方法沉积在石墨烯层102上。上述LED在工作时，从P电极7通过的电流能依次通过石墨烯层102、碳纳米管层101，传导至P-GaN层4上面。P电极7上的电流首先通过石墨烯层102传导至碳纳米管层101，然后再通过碳纳米管层101传导至整个P-GaN层4上。石墨烯层102在水平的二维方向上具有极高的电导率，能使电流极佳的传导至整个碳纳米管层101 ;而碳纳米管层101轴向上的高电导率，使得电流很好的传导至整个P-GaN层4。另外，由于碳纳米管层101的长径比性质，具有较好的的柔性，所以LED在封装和使用过程中，发出的热量和受到的压力不易导致透明导电层的失效。本技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是通过采用具有良好柔性和导电性能的碳纳米管层以及在二维方向具有极高电导率的石墨烯层的复合层作为透明导电层，使得透明导电层不仅能在各个方向上都具有很高的电导率，而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种透明导电层，其特征在于，所述透明导电层包括：用于覆盖在P？GaN层上的碳纳米管层和覆盖在所述碳纳米管层上的石墨烯层。

【技术特征摘要】
1.一种透明导电层，其特征在于，所述透明导电层包括用于覆盖在P-GaN层上的碳纳米管层和覆盖在所述碳纳米管层上的石墨烯层。2.根据权利要求I所述的透明导电层，其特征在于，所述碳纳米管层为垂直于所述P-GaN层的碳纳米管阵列。3.根据权利要求I所述的透明导电层，其特征在于，所述石墨烯层为平行于所述P-GaN层的石墨烯单层。4.一种发光二极管，包括外延片、透明导电层和电极；所述外延片包括衬底、以及依次覆盖在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：皮智华，张建宝，刘榕，周武，
申请(专利权)人：华灿光电股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：