[发明专利]一种石墨烯结构的LED芯片结构及其制备方法

权利要求书

1.一种石墨烯结构的LED，其特征在于：该结构包括有衬底(1)、成核层(2)、非掺杂GaN层(3)、N型掺杂GaN层(4)、InGaN/GaN多量子阱结构(5)、P型掺杂石墨烯层(6)、P电极(7)、N电极(8)；其中，所述衬底(1)、成核层(2)、非掺杂GaN层(3)、N型掺杂GaN层(4)、InGaN/GaN多量子阱结构(5)、P型掺杂石墨烯层(6)、P电极(7)从下至上依次层叠设置；所述P电极(7)对应设置在P型掺杂石墨烯层(6)上；对所述外延片进行刻蚀，在N型掺杂GaN层(4)上制作N电极(8)；

外延生长多量子阱结构后，终止生长，采用P型石墨烯代替传统的P型GaN外延层；

所述衬底(1)可为蓝宝石、Si和SiC；

所述成核层(2)可为低温GaN层、高温GaN、高温AlN层及其组成的多晶格结构层；

所述P电池(7)和N电极(8)的金属为Ti/Au、Ti/Pt/Au、Ti/Al/Au、Ni、Ni/Au、Cr/Au、Pd、Ti/Pd/Au、Pd/Au中的一种；

所述外延片可为多种材料体系，如GaAs、GaN、ZnO；

InGaN/GaN多量子阱结构为5-20个周期，根据需要可以调整不同的生长温度以及掺杂浓度。

2.一种石墨烯结构的LED的制备方法，其特征在于：

1)使用MOCVD或MBE生长LED外延片，在外延InGaN/GaN多量子阱层后终止生长；

2)对所述外延片进行表面酸洗；

3)对所述外延片依次进行正面匀胶、曝光、显影处理，形成由光刻胶构成的InGaN/GaN多量子阱台面刻蚀图形，并去除图形上方的残胶；

4)采用ICP对所示外延片的InGaN/GaN多量子阱进行刻蚀，至N-GaN层终止；

5)对外延片进行依次进行正面匀胶、曝光、显影处理，形成P型石墨烯生长台面图形，并去P型石墨烯生长图形上方的残胶；

6)将经过掺杂或碱金属碳酸盐处理过的多层石墨烯材料置于光刻胶构成的P型石墨烯生长图形上，剥离形成P-石墨烯层；

7)对所述外延片依次进行匀胶、曝光、显影处理，形成由光刻胶构成的P电极台面图形，并去除图形上方的残胶；

8)在P-石墨烯上制备P电极并退火；

9)对所述外延片依次进行匀胶、曝光、显影处理，形成由光刻胶构成的N电极台面图形，并去除图形上方的残胶；

10)在N-GaN上制备N电极并退火。

3.根据权利要求2所述的一种石墨烯结构的LED的制备方法，其特征在于：该方法包括下列步骤：

1)使用MOCVD或MBE在衬底(1)上生长成核层(2)，生长温度为520-570℃，厚度为10-30nm；

2)在成核层(2)上生长U-GaN层(3)，生长温度为1080℃，厚度为2-4μm，不掺杂；

3)在U-GaN层(3)上生长N-GaN层(4)，生长温度为1080℃，厚度为0.2-1μm，Si掺杂浓度为5E17～3E18；

4)在N-GaN层(4)上生长InGaN/GaN多量子阱层(5)约5-10周期，其中生长温度为InGaN层650-850℃，厚度1-5nm，GaN层700-900℃，厚度5-10nm，In组分为10％，最后生长截止层为GaN层；

5)对所述外延片进行表面酸洗；

6)对所述外延片依次进行正面匀胶、曝光、显影处理，形成由光刻胶构成的InGaN/GaN多量子阱层(5)的台面刻蚀图形，并去除图形上方的残胶；

7)采用ICP对所示外延片的InGaN/GaN多量子阱层(5)进行刻蚀，至N-GaN层(4)终止；

8)对所述外延片依次进行匀胶、曝光、显影处理，形成由光刻胶构成的N电极(8)的台面图形，并去除图形上方的残胶；

9)在N-GaN层(4)上制备N电极(8)并退火；

10)对外延片进行依次进行正面匀胶、曝光、显影处理，形成P型石墨烯(6)的生长台面图形，并去P型石墨烯6的生长图形上方的残胶；

11)将经过掺杂或碱金属碳酸盐处理过的多层石墨烯材料置于光刻胶构成的P型石墨烯(6)的生长图形上，剥离形成P-石墨烯层(6)；

12)对所述外延片依次进行匀胶、曝光、显影处理，形成由光刻胶构成的P电极(7)的台面图形，并去除图形上方的残胶；

13)在P-石墨烯上制备P电极(7)并退火，完成芯片制作。