[发明专利]应用石墨烯薄膜作为载流子注入层的垂直结构发光二极管

说明书

技术领域

本发明属于半导体技术领域，特别是指应用石墨烯薄膜作为载流子注入层的垂直结构发光二极管。

背景技术

石墨烯(Graphene)是一种由碳原子构成的，单层片状结构的新材料。以碳原子sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维材料，具有高透过率，高导热系数，高电子迁移率，低电阻率等特点。根据其优异的导电性，使它在微电子和光电子领域也具有巨大的应用潜力。石墨烯有可能会成为未来制造更高速计算机的不可或缺的材料。现已应用于制造透明导电层，触控屏幕、光板和太阳能电池。另一方面，垂直结构LED为了改善电流分布不均匀性和得到更好的外延层晶体质量，不得不使用更厚的N型载流子注入层，增加了生产成本和周期。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种应用石墨烯薄膜作为新型载流子注入层的发光二极管，其是通过使用石墨烯薄膜作为新型载流子注入层的方法，提高空穴注入，减小电子注入层厚度，降低成本。

本发明提供一种应用石墨烯薄膜作为载流子注入层的垂直结构发光二极管，包括：

一衬底；

一载流子注入层，其形成于衬底上；

一发光层，其制作在载流子注入层上；

一石墨烯薄膜，其制作在发光层上；

一上金属电极，其制作于石墨烯薄膜上。

一下金属电极，其制作于载流子注入层上；

一支撑衬底，其制作于金属电极上。

其中该载流子注入层的材料为：氮化铟镓、氮化铝镓或氧化锌。

其中该载流子注入层的导电类型为：N型或P型。

其中所述的制作载流子注入层，是采用金属有机物化学汽相淀积或分子束外延制备。

其中该发光层为多周期结构，周期数为1-20。

其中所述的制备石墨烯薄膜是采用撕胶带法、化学汽相淀积法或热氧化法。

其中所述石墨烯薄膜的导电类型为：N型或P型。

其中所述石墨烯薄膜的材料为：单层或多层石墨烯薄膜。

其中所述制作下金属电极和上金属电极是采用光刻、刻蚀、沉积、腐蚀或蒸镀。

其中支撑衬底的材料为铜、硅或陶瓷。

附图说明

为使审查员能进一步了解本发明的结构、特征及其目的，以下结合附图及较佳具体实施例的详细说明如后，其中：

图1是本发明的实施例，芯片结构示意图。

图2为本发明的实施例，芯片结构在制作石墨烯薄膜后的示意图。

图3为本发明的实施例，芯片结构在制作上金属电极和支撑衬底后的示意图。

图4为本发明的实施例，芯片结构在转移衬底至支撑衬底并制作下金属电极后的示意图。

具体实施方式

请参阅图1至图4所示，本发明一种应用石墨烯薄膜作为载流子注入层的垂直结构发光二极管，包括：

一衬底20，该衬底20的材料为氮化镓、蓝宝石、碳化硅或硅；衬底20的作用是为其上的外延材料提供晶体生长的基板和支撑，依据技术成熟度，机械强度，器件稳定性，透光率，晶格匹配程度和热应力失配程度等方面来选择不同的衬底材料。该衬底20的材料为氮化镓、蓝宝石、碳化硅或硅；衬底20的作用是为其上的外延材料提供晶体生长的基板和支撑，依据技术成熟度，机械强度，器件稳定性，透光率，晶格匹配程度和热应力失配程度等方面来选择不同的衬底材料。首先，衬底材料和外延膜晶格匹配至关重要。晶格匹配包含两个内容：一是与外延生长面内的晶格匹配，即在生长界面所在平面的某一方向上衬底与外延层相匹配；另一个是沿衬底表面法线方向上的匹配，如果在这个方向上失配度过大，则衬底表面的任何不平或微小起伏都可能引入缺陷，并延伸到外延膜中。

其次，外延层与衬底材料在热膨胀系数应相近，相差过大不仅可能使外延膜在生长过程中质量下降，还可能会在器件工作过程中，由于发热而造成器件的损坏。另外，衬底材料需要有相当好的化学稳定性，不能与外延膜发生化学反应，使外延层的质量下降。