[发明专利]一种低成本氮化镓基发光二极管制备方法

权利要求书

1.一种低成本氮化镓基发光二极管制备方法，其特征在于：利用表面石墨烯化的薄片状TiC材料作为衬底材料，生长发光二极管外延结构，外延结构包括n型掺杂层、多量子阱发光层和p型掺杂层。

2.根据权利要求1所述的一种低成本氮化镓基发光二极管制备方法，其特征在于，在生长外延结构后，可用机械剥离的方法，使外延结构与表面石墨烯化的TiC材料相分离。

3.根据权利要求2所述的一种低成本氮化镓基发光二极管制备方法，其特征在于，分离后的表面石墨烯化的TiC材料可继续用于新的外延结构生长。

4.根据权利要求1或2所述的一种低成本氮化镓基发光二极管制备方法，其特征在于，TiC材料可以是晶体或无定型形态中的任何一种。

5.根据权利要求4所述的一种低成本氮化镓基发光二极管制备方法，其特征在于，晶体或无定型形态的薄片状TiC材料在氯气气氛下表面脱钛，脱钛的温度随晶体或无定型形态不同而变化；晶体TiC材料的脱钛温度在800℃－1100℃，时间5min－20min；无定型形态TiC材料的脱钛温度在300℃－800℃，时间5min－20min；脱钛后，关闭氯气源，通入氩气，晶体或无定型形态均在800℃－1100℃温度范围，保持10min－30min，进行表面的石墨烯化。

6.根据权利要求5所述的一种低成本氮化镓基发光二极管制备方法，其特征在于，根据表面脱钛时间，表面脱钛后的石墨烯可以是单层或多层，若为多层时，层数为3层－10层。

7.根据权利要求5所述的一种低成本氮化镓基发光二极管制备方法，其特征在于，根据石墨烯化的时间，石墨烯可以呈平面或呈有波浪起伏的褶皱面，其中褶皱面的起伏高度差范围在2nm－20nm。

8.根据权利要求1所述的一种低成本氮化镓基发光二极管制备方法，其特征在于，外延结构的n型掺杂层是指掺硅的氮化镓，其厚度为200nm -800nm；外延结构的多量子阱发光层由InGaN阱材料和GaN垒材料多周期重叠构成，周期数为3－10个周期，总厚度范围可为30nm－300nm；外延结构的p型掺杂层是指掺镁的氮化镓，其厚度为100nm－500nm。

9.根据权利要求6~8中任一项所述的一种低成本氮化镓基发光二极管制备方法，其特征在于，表面石墨烯化后的薄片状TiC衬底材料放入MOCVD反应室依次进行n型掺杂GaN层、多量子阱发光层和p型掺杂GaN层外延结构的生长；各层生长条件如下：调节温度将衬底层加热到1050℃-1100℃，压力100Torr-500Torr，生长厚度为200nm-800nm的n型掺杂GaN层，Si掺杂浓度是8×10¹⁸cm^-3-2×10¹⁹cm^-3；然后调节MOCVD反应室中的温度到750℃-800℃，压力100Torr-500Torr，生长多量子阱发光层：多量子阱层的周期为3-10个，每个周期由厚度分别为2nm-10nm的InGaN阱和8nm-20nm的GaN垒构成；调节MOCVD反应室中的温度至950℃-1050℃，压力100Torr-500Torr，生长p型掺杂GaN层，厚度为100nm-500nm, Mg掺杂浓度为5×10¹⁹cm^-3--1×10²⁰cm^-3；最后将获得的产物置于650℃-750℃的氮气气氛下退火15min-30min。

10.根据权利要求2所述的一种低成本氮化镓基发光二极管制备方法，其特征在于，所述机械剥离的方法是指将反应生长的外延结构上表面粘附于80℃高温的透明胶带上，待自然冷却到室温后，即可借助于机械外拉力将外延结构与表面石墨烯化的TiC薄片状衬底材料相分离。