一种发光二极管外延片制造技术

本实用新型专利技术公开了一种发光二极管外延片及其制备方法，属于光电领域。外延片由基板至表层包括第一缓冲层、石墨烯层、第二缓冲层和外延结构层；所述外延结构层从第二缓冲层至表层由N型半导体层、多重量子阱层、P型电子阻挡层和P型半导体层所构成。与传统氮化镓基外延片结构相比，加入石墨烯层可实现利用机械方式将氮化镓基外延结构层从基板上剥离，无须采用激光设备，更可提高剥离良率；与其它利用转移方式，将石墨烯层置于基板上的技术相比，本实用新型专利技术使用的石墨烯层和基板之间有缓冲层连接，无石墨烯层和基板附着性不佳的问题。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光电领域，尤其涉及一种具有石墨烯层的氮化镓基发光二极管外延片。
技术介绍
石墨烯是由一层或多层所构成的二维材料，应用在氮化镓基外延片上，由于石墨烯层与氮化物外延层在界面连接处形成键能较弱的分子键，这使石墨烯层和氮化物外延层之间的剥离提供可行性。石墨烯应用在氮化镓基外延片结构上一般有两种方式，一是使用碳化硅基板在1500℃左右的高温度下将硅原子升华完成石墨化；另一种方式是将石墨烯材料直接转移置于氮化镓基外延片的基板上，并在此石墨烯材料上完成后续外延层的成长。第一种方式氮化镓基外延片成长基板限定使用碳化硅，和现今大量使用的蓝宝石基板相比有成本偏高的问题，而第二种使用转移方式，将石墨烯层置于基板上的方法，由于石墨烯层本身为二维材料，和基板易有附着性不佳的问题。
技术实现思路
本技术的专利技术目的在于：针对上述存在的问题，提供一种制作成本低、品质好、附着性高、易于拆卸的发光二极管外延片。本技术采用的技术方案如下：一种发光二极管外延片，外延片由基板至表层包括第一缓冲层、石墨烯层、第二缓冲层和外延结构层；外延结构层从第二缓冲层至表层由N型半导体层、多重量子阱层、P型电子阻挡层和P型半导体层所构成。进一步的，基板为蓝宝石基板。进一步的，第一缓冲层为SiCN，其厚度为30-40nm。进一步的，SiCN的成分是SiaCbNc。进一步的，在SiaCbNc中，a>0，b>0，c>0。进一步的，石墨烯层厚度为0.3-10nm。进一步的，第二缓冲层为SiCN或AlInGaN。进一步的，SiCN的成分是SiaCbNc；AlInGaN成分是AlxInyGa1-x-yN。进一步的，在SiaCbNc中,a>0，b>0，c>0。进一步的，在AlxInyGa1-x-yN中，0≤x,y≤1，x+y≤1。一种发光二极管外延片的制备方法，包括以下步骤：a、在温度为500-1200℃的条件下，向反应室通入碳源(CBr4)、硅源(SiH4)和氮源(NH3),在蓝宝石基板上成长30-40nm的SiCN作为第一缓冲层；b、在温度为500-1200℃的条件下，通入碳源(CBr4)和硅源(SiH4),在第一缓冲层上成长8-12nm的碳化硅；控制温度为1300-1500℃，且压力<1Torr的条件下，将硅原子挥发形成石墨烯层；c、在温度为500-1000℃的条件下，向反应室通入碳源(CBr4)、硅源(SiH4)和氮源(NH3),在石墨烯层上成长一层SiCN作为第二缓冲层；或者在温度为500-900℃的条件下，向反应室通入铝源(TMAl)、铟源(TMIn)、镓源(TMGa、TEGa)和氮源(NH3),在石墨烯层上成长一层AlInGaN作为第二缓冲层。由于石墨烯层和后续要成长的氮化镓基外延结构层，晶格匹配差异较大(约20％)，所以石墨烯和氮化镓基外延结构层之间须成长一缓冲层。d、在温度为700-1100℃的条件下，分别控制通入有机金属源、镁源(Cp2Mg)、硅源(SiH4)和氮源(NH3),在第二缓冲层上成长后续的外延结构层。进一步的，在步骤a中，第一缓冲层靠近蓝石基板一侧硅成分控制在10％以下，而另一侧硅成分大于30％。如此第一缓冲层在靠近蓝宝石基板一侧的晶格常数和蓝宝石基板接近，可得到较好的晶体品质，而靠近表层的另一侧将硅成分增加，作为后续成长碳化硅做准备。进一步的，在步骤d中，金属源为三甲基镓(TMGa)、三乙基镓(TEGa)、三 甲基铝(TMAl)、三甲基铟(TMIn)中一种或多种。综上所述，由于采用了上述技术方案，本技术的有益效果是：1)本专利技术将石墨烯层导入氮化镓基外延结构中，与传统氮化镓基外延片结构相比，加入石墨烯层可实现利用机械方式将氮化镓基外延结构层从基板上剥离，无须采用激光设备，更可提高剥离良率；2)与其它在碳化硅基板导入石墨烯层技术相比，本专利技术使用价格较低的蓝宝石基板，具有成本优势；3)与其它利用转移方式，将石墨烯层置于基板上的技术相比，本专利使用的石墨烯层和基板之间有缓冲层连接，无石墨烯层和基板附着性不佳的问题。附图说明本技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中：图1是传统氮化镓基外延片结构示意图；图2是本申请外延片结构示意图；图3是图2外延结构层的结构示意图。具体实施方式下面结合附图，对本技术作详细的说明。为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。实施例1如图1所示，传统的氮化镓基外延片由基板1至表层包括缓冲层2和外延结构层3，这种外延结构层3若要剥离须使用激光设备，且剥离良率不佳。如图2、图3所示，本申请发光二极管外延片，外延片由基板4至表层包括第一缓冲层5、石墨烯层6、第二缓冲层7和外延结构层8；外延结构层8从第二缓冲层7至表层由N型半导体层801、多重量子阱层802、P型电子阻挡层803 和P型半导体层804所构成。基板4为蓝宝石基板。第一缓冲层为SiCN，其厚度为30nm；SiCN的成分是SiaCbNc,其中a>0，b>0，c>0。石墨烯层的厚度为0.3nm。第二缓冲层为SiCN或AlInGaN，SiCN的成分是SiaCbNc,其中a>0，b>0，c>0；AlInGaN成分是AlxInyGa1-x-yN，其中0≤x,y≤1，x+y≤1。其制备方法如下：a、在温度为500-1200℃的条件下，向反应室通入碳源(CBr4)、硅源(SiH4)和氮源(NH3),在蓝宝石基板上成长的SiCN作为第一缓冲层；第一缓冲层靠近蓝石基板一侧硅成分控制在10％以下，而另一侧硅成分大于30％；b、在温度为500-1200℃的条件下，通入碳源(CBr4)和硅源(SiH4),在第一缓冲层上成长8-12nm的碳化硅；之后控制温度为1300-1500℃，且压力<1Torr的条件下，将硅原子挥发形成石墨烯层；c、在温度为500-1000℃的条件下，向反应室通入碳源(CBr4)、硅源(SiH4)和氮源(NH3),在石墨烯层上成长一层SiCN作为第二缓冲层；或者在温度为500-900℃的条件下，向反应室通入铝源(TMAl)、铟源(TMIn)、镓源(TMGa、TEGa)和氮源(NH3),在石墨烯层上成长一层AlInGaN作为第二缓冲层。d、在温度为700-1100℃的条件下，分别控制通入有机金属源、镁源(Cp2Mg)、硅源(SiH4)和氮源(NH3),在第二缓冲层上成长后续的外延结构层。其中金属源为三甲基镓(TMGa)、三乙基镓(TEGa)、三甲基铝(TMAl)、三甲基铟(TMIn)中一种或多种。实施例2实施例2与实施例1的不同之处在于：第一缓冲层为SiCN，其厚度为40nm；SiCN的成分是SiaCbNc,其中a/b/c>0。石墨烯层的厚度为10nm。实施例3实施例3与实施例1的不同之处在于：第一缓冲层为SiCN，其厚度为35nm；SiCN的成分是SiaCbNc,其中a/b/c>0。石墨烯层的厚度为5nm。以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管外延片，其特征在于：所述外延片由基板至表层包括第一缓冲层、石墨烯层、第二缓冲层和外延结构层；所述外延结构层从第二缓冲层至表层由N型半导体层、多重量子阱层、P型电子阻挡层和P型半导体层所构成。

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管外延片，其特征在于：所述外延片由基板至表层包括第一缓冲层、石墨烯层、第二缓冲层和外延结构层；所述外延结构层从第二缓冲层至表层由N型半导体层、多重量子阱层、P型电子阻挡层和P型半导体层所构成。2.如权利要求1所述的一种发光二极管外延片，其特征在于：所述基板为蓝宝石基板。3.如权利要求1或2所述的一种发光二极管外延片，其特征在于：所述第一缓冲层为SiCN，其厚度为30-40nm。4.如权利要求3所述的一种发光二极管外延片，其特征在于：所述SiCN的成分是SiaCbNc。5.如权利要求4所述的一种发光二极管外延片，其特征在于：在所述SiaCbNc中，a>0，b>0，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈铭胜，武良文，
申请(专利权)人：芜湖德豪润达光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽;34