一种应用石墨烯薄膜作为载流子注入层的发光二极管，包括：一衬底；一载流子注入层，其制作在衬底上；一发光层，其制作在载流子注入层上面的一侧，宽度小于载流子注入层的宽度，使载流子注入层形成一台面；一石墨烯薄膜，其制作在发光层上；一下金属电极，其制作于载流子注入层的台面上；一上金属电极，其制作于石墨烯薄膜上。本发明专利技术是通过使用石墨烯薄膜作为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。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体
，特别是指应用石墨烯薄膜作为载流子注入层的氮化镓基发光二极管。
技术介绍
石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，具有高透过率(97.7%);高导热系数(5300W/m*K)，高电子迁移率(15000 cm2/V s)，低电阻率只约(IO-6Q因为它极低的电阻率，极高的电子迁移率，所以被期待可用来发展出更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。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，由于P型掺杂困难及空穴有效质量较大，导致·的电子空穴注入不对称是发光二极管中存在的主要问题。同时，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。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种应用石墨烯薄膜作为载流子注入层的发光二极管，该方法是通过使用石墨烯薄膜作为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。本专利技术提供一种应用石墨烯薄膜作为载流子注入层的发光二极管，包括一衬底；一载流子注入层，其制作在衬底上；—发光层，其制作在载流子注入层上面的一侧，宽度小于载流子注入层的宽度，使载流子注入层形成一台面；一石墨烯薄膜，其制作在发光层上；一下金属电极，其制作于载流子注入层的台面上；一上金属电极，其制作于石墨烯薄膜上。其中该衬底的材料为氮化镓、蓝宝石、碳化硅或硅。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。附图说明为使审查员能进一步了解本专利技术的结构、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I是本专利技术的第一实施例，芯片外延结构示意图。图2为本专利技术的第一实施例，芯片结构在制作石墨烯薄膜后的示意图。图3为本专利技术的第一实施例，芯片结构在光刻，刻蚀后的示意图。图4为本专利技术的第一实施例，芯片结构在制作金属电极后的示意图。具体实施方式 本专利技术关键在于。通过使用石墨烯薄膜作为载流子注入层，提高载流子注入效率，改善电流扩展。请参阅图I-图4所示，本专利技术提供一种应用石墨烯薄膜作为载流子注入层的发光二极管，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20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。一载流子注入层30，其制作在衬底20上，该载流子注入层30的材料为氮化铟镓、氮化铝镓或氧化锌，该载流子注入层30的导电类型为N型或P型，所述的制作载流子注入层30，是采用金属有机物化学汽相淀积或分子束外延制备；载流子注入层30的掺杂类型为N型或P型，作为电子或者空穴的注入层。其作用为作为电极向发光层31注入的载，向发光层31内注入电子或者空穴。在衬底20和发光层31的晶格之间存在失配的情况下，载流子注入层30还能够实现晶格从衬底20向发光层31的过渡，减少晶格失配带来的缺陷和位错的影响，提高发光层31的晶体质量。一发光层31，其制作在载流子注入层30上面的一侧，宽度小于载流子注入层30的宽度，使载流子注入层30形成一台面31’，该发光层31为多周期结构，周期数为1-20 ;发光层31的作用为实现从上下电极50和51注入的载流子，经由载流子注入层30个石墨烯薄膜40的输运,在发光层31其中的福射复合,把电能转换为光能，以产生光子；通常发光层30的禁带宽度小于载流子注入层30，以更好的容纳载流子。一石墨烯薄膜40，其制作在发光层31上，所述的制备石墨烯薄膜40是采用撕胶带法、化学汽相淀积法或热氧化法，所述石墨烯薄膜40的导电类型为N型或P型，所述石墨烯薄膜40的材料为单层或多层石墨烯薄膜；由于石墨烯薄膜40具有高电子迁移率，高透过率的，高热传导率，低电阻率的特性，不仅可以实现高效率的载流子注入，还具有透明导电层的作用，改善电流扩展，提高提取效率。 一下金属电极50，其制作于载流子注入层30的台面31’上，使金属电极50与载流子注入层30部分接触。所述制作下金属电极50是采用光刻、刻蚀、沉积、腐蚀或蒸镀；金属电极50主要起到金属焊点连接外部封装器件，以及实现电流从外部电路向载流子注入层30的注入的作用。一上金属电极51，其制作于石墨烯薄膜40上，所述制作上金属电极51是采用光亥IJ、刻蚀、沉积、腐蚀或蒸镀；所述的金属电极51与石墨烯薄膜40形成欧姆接触，实现向石墨烯薄膜中的载流子注入。并连接芯片与外部封装结构。实施例请参阅图I至图4所示，本专利技术一种应用石墨烯薄膜作为载流子注入层的发光二极管，包括如下步骤I、在蓝宝石衬底20上依次外延生长0. Iiim厚的GaN缓冲层、2 iim厚非掺杂GaN、2 u m厚的重掺杂Si的n型GaN电子注入层30、8对量子阱GaN/InGaN发光层31 (总厚度为0.15 u m)。； 2、把制备好的石墨烯薄膜40贴敷于外延结构表面，并置于浓硝酸蒸汽中I分钟，之后真空退火3分钟；3、通过光刻，感应耦合等离子体刻蚀等工艺选择性刻蚀外延结构，将N型GaN电子注入层暴露出来，形成台面31’ ；4、经过光刻、电子束蒸发等工艺将铝(Al)/钛(Ti) /金(Au) (400/50/400nm)N型金属电极50制备在台面31’上，使其部分与N型GaN电子注入层31接触；5、经过光刻、电子束蒸发等工艺制备钛(Ti)/铝(Al)/钛(Ti)/金(Au)(50/400/50/400nm)P型金属电极51，使得P型金属电极51部分与石墨烯薄膜40接触。以上所述，仅为本专利技术中的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本专利技术所揭露的技术范围内，可轻易想到的变换或替换，都应涵盖在本专利技术的包含范围之内。因此，本专利技术的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。权利要求1.一种应用石墨烯薄膜作为载流子注入层的发光二极管，包括本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种应用石墨烯薄膜作为载流子注入层的发光二极管，包括：一衬底；一载流子注入层，其制作在衬底上；一发光层，其制作在载流子注入层上面的一侧，宽度小于载流子注入层的宽度，使载流子注入层形成一台面；一石墨烯薄膜，其制作在发光层上；一下金属电极，其制作于载流子注入层的台面上；一上金属电极，其制作于石墨烯薄膜上。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：马骏，汪炼成，张逸韵，伊晓燕，王国宏，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：
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