[发明专利]一种基于石墨烯蓝宝石衬底的高光效LED芯片

权利要求书

1.一种LED基外延片，由下至上依次包括：石墨烯蓝宝石衬底、AlN、u-GaN、n-GaN、多量子阱和p-GaN薄膜。

2.根据权利要求1所述的LED基外延片，其特征在于：所述石墨烯蓝宝石衬底中，蓝宝石衬底为平板蓝宝石衬底或图形化蓝宝石衬底；

AlN薄膜的厚度为0.5-2.0μm；

u-GaN薄膜的厚度为1-2.5μm；

n-GaN薄膜的厚度为1-5μm或2μm；

多量子阱薄膜为3-10对InGaN/GaN量子阱薄膜或4-10对InGaN/GaN量子阱薄膜或9对InGaN/GaN量子阱薄膜；每对InGaN/GaN量子阱薄膜中，InGaN层的厚度具体为3nm，GaN层的厚度具体为15nm；

p-GaN薄膜的厚度为50-200nm或100nm。

3.一种LED芯片，包括权利要求1或2所述LED基外延片。

4.一种LED器件，包括权利要求3所述LED芯片。

5.一种利用石墨烯蓝宝石衬底制备LED基外延片的方法，包括：在石墨烯蓝宝石衬底上依次生长AlN、u-GaN、n-GaN、多量子阱和p-GaN薄膜。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述生长步骤中，生长方法选自金属有机化学气相沉积、分子束外延、氢化物气相外延和溅射法中的至少一种。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于：用金属有机化学气相沉积方法生长AlN薄膜的条件包括：

衬底温度为600℃-1400℃或1200℃；

沉积压强为30-100torr或50torr；

载气为惰性气体或氮气；

生长时间为0.5h-2h或1h；

TMAl的流量为50-120sccm；

H2的流量为0-20000sccm或15400sccm；

NH3的流量为200-20000sccm或500sccm；

用金属有机化学气相沉积方法生长u-GaN薄膜的条件包括：

衬底温度为1000-1200℃或1045℃；

沉积压强为20-200torr或80torr；

载气为惰性气体或氮气；

生长时间为0.5h-2h或1h；

TMGa的流量为20-500sccm或80sccm；

H2的流量为0-20000sccm或15400sccm；

NH3的流量为500-8000sccm或6000sccm；

用金属有机化学气相沉积方法生长n-GaN薄膜的条件包括：

衬底温度为1000-1200℃或1045℃；

沉积压强为20-200torr或50torr；

载气为惰性气体或氮气；

生长时间为0.5h-2h或2h；

TMGa的流量为20-500sccm或80sccm；

硅烷的流量为1-20sccm或2.5sccm；

H2的流量为0-20000sccm或15400sccm；

NH3的流量为100-20000sccm或6000sccm；

用金属有机化学气相沉积方法生长多量子阱薄膜的条件包括：

在735℃的条件下，生长通入流量为200-500sccm或260sccm的三甲基铟，流量为10-300sccm或30sccm的三甲基镓，流量为6000sccm的氨气和流量为15400sccm的氢气，进行InGaN的生长，生长完毕后再将温度变为835℃，气体切换为流量为60sccm的三甲基镓、流量为6000sccm的氨气和流量为15400sccm的氢气，进行GaN的生长,生长完毕完成一对量子阱薄膜的生长；重复若干次即得所述多量子阱薄膜；

用金属有机化学气相沉积方法生长p-GaN薄膜的条件包括：

衬底温度为950-1100℃；

沉积压强为20-200torr或50torr；

载气为惰性气体或氮气；

生长时间为2min-10min或5min；

TMGa的流量为50sccm-120sccm；

二茂镁与TMGa的流量比为0.1-1.0：1；

H2的流量为0-20000sccm或15400sccm；

NH3的流量为500sccm-2000sccm。