[发明专利]基于石墨烯的LED外延生长方法

权利要求书

1.一种基于石墨烯的LED外延生长方法，依次包括：

采用等离子体增强化学气相沉积法PECVD，在反应腔温度800℃-950℃、反应腔压力850mtorr-1000mtorr及射频功率为50W-80W的基础上，通入流量为1000sccm-1500sccm的H₂、600sccm-900sccm的CH₄和1000sccm-1200sccm的Ar，在蓝宝石衬底上生长20nm-30nm的第一石墨烯薄膜层；

保持反应腔温度800℃-950℃、反应腔压力850mtorr-1000mtorr及射频功率50W-80W不变，通入H₂、CH₄和1000sccm-1200sccm的Ar，生长20nm-30nm的第二石墨烯薄膜层；其中，H₂流量由1000sccm-1500sccm渐变减少至800sccm-950sccm，CH₄流量由600sccm-900sccm渐变增加至950sccm-1100sccm；

将沉积有两层石墨烯薄膜的蓝宝石从PECVD反应腔取出，采用有机金属化学气相沉积法MOCVD，置于反应腔中，在沉积有石墨烯薄膜的蓝宝石上生长掺杂Si的N型GaN层：保持反应腔压力150mbar-300mbar，保持温度1000℃-1100℃，通入流量为40L/min-60L/min的NH₃、200sccm-300sccm的TMGa、50L/min-90L/min的H₂及20sccm-50sccm的SiH₄，持续生长2μm-4μm掺杂Si的N型GaN，其中，Si掺杂浓度5E18atoms/cm³-1E19atoms/cm³；

在掺杂Si的N型GaN层上周期性生长MQW有源层：保持反应腔压力300mbar-400mbar、保持温度700℃-750℃，通入流量为40L/min-60L/min的NH₃、10sccm-50sccm的TMGa、1000sccm-2000sccm的TMIn及50L/min-90L/min的N₂，生长掺杂In的3nm-4nm的In_xGa_(1-x)N层，其中，x＝0.15-0.25，In掺杂浓度为1E20 atoms/cm³-3E20 atoms/cm³；

升高温度至800℃-850℃，保持反应腔压力300mbar-400mbar，通入流量为40L/min-60L/min的NH₃、10sccm-50sccm的TMGa及50L/min-90L/min的N₂，生长10nm-15nm的GaN层；

重复交替生长In_xGa_(1-x)N层和GaN层，形成MQW有源层，其中，In_xGa_(1-x)N层和GaN层的交替生长周期数为10-15个；

生长P型AlGaN层：保持反应腔压力200mbar-400mbar、温度850℃-950℃，通入流量为40L/min-60L/min的NH₃、50sccm-100sccm的TMGa及50L/min-90L/min的N₂，持续生长50nm-100nm的P型AlGaN层，其中，Al掺杂浓度1E20atoms/cm³-3E20atoms/cm³，Mg掺杂浓度5E18atoms/cm³-1E19atoms/cm³；

生长掺杂Mg的P型GaN层：保持反应腔压力200mbar-600mbar、温度950℃-1000℃，通入流量为40L/min-60L/min的NH₃、50sccm-100sccm的TMGa及50L/min-90L/min的N₂，持续生长100nm-300nm的掺Mg的P型GaN层，其中，Mg掺杂浓度1E19atoms/cm³-1E20atoms/cm³；

降温至700℃-800℃，通入流量为100L/min-150L/min的N₂，保温20min-30min，关闭加热系统、随炉冷却。