[发明专利]基于范德华外延的GaN基单片集成白光LED及其制备方法

权利要求书

1.一种基于范德华外延的GaN基单片集成白光LED，其特征在于，从下至上依次包括衬底、第一石墨烯层、AlN或GaN层、n-GaN层、In_xGa_1-xN/GaN多量子阱、第一i-GaN层、第二石墨烯层、第二i-GaN层、In_yGa_1-yN/GaN多量子阱、第三i-GaN层、第三石墨烯层、第四i-GaN层、In_zGa_1-zN/GaN多量子阱、第五i-GaN层、p-GaN层；还包括n型GaN欧姆接触电极和p型GaN欧姆接触电极；

所述第一石墨烯层有利于改善晶格失配严重的问题，有利于调控应力，降低缺陷密度，可以提高外延层质量；所述第二石墨烯层、所述第三石墨烯层用于改善多量子阱间的应力并增加电流传导；

所述In_xGa_1-xN/GaN多量子阱，In组分x、阱垒厚度控制使其成为蓝光LED的多量子阱；所述In_yGa_1-yN/GaN多量子阱，In组分y、阱垒厚度控制使其成为绿光LED的多量子阱；所述In_zGa_1-zN/GaN多量子阱，In组分z、阱垒厚度控制使其成为红光LED的多量子阱；

所述In_xGa_1-xN/GaN多量子阱、第一i-GaN层、第二石墨烯层、第二i-GaN层、In_yGa_1-yN/GaN多量子阱、第三i-GaN层、第三石墨烯层、第四i-GaN层、In_zGa_1-zN/GaN多量子阱、第五i-GaN层和p-GaN层在非LED电极台面区域被刻蚀掉；所述n型GaN欧姆接触电极位于所述n-GaN层的上方，所述p型GaN欧姆接触电极位于所述p-GaN层的上方。

2.根据权利要求1所述的基于范德华外延的GaN基单片集成白光LED，其特征在于，所述衬底的材料为蓝宝石、SiC、Si、GaN、AlN中的任意一种。

3.根据权利要求1所述范德华外延的GaN基单片集成白光LED，其特征在于，所述第一石墨烯层、所述第二石墨烯层、所述第三石墨烯层的厚度为独立设计，均通过直接生长或转移制备得到。

4.根据权利要求1所述的基于范德华外延的GaN基单片集成白光LED，其特征在于，所述AlN或GaN层的厚度大于1μm，通过外延生长法制备得到；

所述第一、第二、第三、第四、第五i-GaN层的厚度均为10～100nm，独立设计，通过外延生长法制备得到。

5.根据权利要求1所述的基于范德华外延的GaN基单片集成白光LED，其特征在于，所述n-GaN层，厚度为200～500nm，掺杂浓度大于5×e¹⁸cm^-3；

所述p-GaN层，厚度为100～150nm，掺杂浓度大于2×e¹⁸cm^-3；

所述n-GaN层和p-GaN层均通过外延生长法制备得到。

6.根据权利要求1所述的基于范德华外延的GaN基单片集成白光LED，其特征在于，所述n型GaN欧姆接触电极，通过真空蒸发或者磁控溅射技术沉积电极材料，材质为Ti、Al、Ni、Au、ITO或Pt中的任意一种或至少两种的合金。

7.根据权利要求1所述的基于范德华外延的GaN基单片集成白光LED，其特征在于，所述p型GaN欧姆接触电极，通过真空蒸发或者磁控溅射技术沉积电极材料，材质为Ni、Pt、Au或ITO中的任意一种或至少两种的合金。