[发明专利]基于石墨烯衬底的LED外延结构及生长方法和LED

说明书

本发明公开了一种基于石墨烯衬底的LED外延结构及生长方法和LED，石墨烯衬底包括基底和位于基底一侧表面的石墨烯层，生长于石墨烯衬底上的缓冲层，缓冲层包括生长于石墨烯层背离基底一侧表面的缓冲子层，缓冲子层为AlN缓冲子层、GaN缓冲子层、InGaN缓冲子层或AlGaInN缓冲子层；依次叠加生长于缓冲层上的N型GaN层、有源层和P型GaN层。本发明提供的技术方案，在石墨烯衬底上生长LED外延结构的缓冲层，降低LED外延结构和石墨烯衬底之间的晶格失配，及降低石墨烯衬底和LED外延结构之间的应力，进而能够制备高晶体质量的LED外延结构，进而有效降低极化电场，降低能带的弯曲，增加电子与空穴的复合效率。

技术领域

本发明涉及半导体光电子器件技术领域，更为具体的说，涉及一种基于石墨烯衬底的LED外延结构及生长方法和LED。

背景技术

发光二极管(英文：Light Emitting Diode，简称：LED)是信息光电子新兴产业中极具影响力的新产品，具有体积小、颜色丰富多彩、能耗低、使用寿命长等优点，广泛应用于照明、显示屏、信号灯、背光源、玩具等领域。其中，以GaN为代表的发光二极管，成本低，外延和芯片工艺相对成熟，仍然引领着前沿和热点技术。

随着蓝光GaN基LED应用越来越广泛，人们对蓝光GaN基LED的亮度更加关注，现有蓝光GaN基LED通常是在蓝宝石衬底上直接生长GaN材料，但是由于蓝宝石衬底是绝缘材料，不能直接做垂直结构，只能将其剥离，而剥离十分困难，使得制作成本较高。近几年LED研究学者研究发现通过在石墨烯衬底上生长缓冲层，能够更加容易激光剥离而做垂直结构LED。但是，在石墨烯衬底上生长LED外延结构相对比较困难，主要是石墨烯和LED外延结构之间晶格失配较大。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于石墨烯衬底的LED外延结构及生长方法和LED，通过在石墨烯衬底上生长LED外延结构的缓冲层，进而降低LED外延结构和石墨烯衬底之间的晶格失配，及降低石墨烯衬底和LED外延结构之间的应力，进而能够制备高晶体质量的LED外延结构，进而有效降低极化电场，降低能带的弯曲，增加电子与空穴的复合效率

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种基于石墨烯衬底的LED外延结构，所述石墨烯衬底包括基底和位于所述基底一侧表面的石墨烯层，所述LED外延结构包括：

生长于所述石墨烯衬底上的缓冲层，其中，所述缓冲层包括生长于所述石墨烯层背离所述基底一侧表面的缓冲子层，所述缓冲子层为AlN缓冲子层、GaN缓冲子层、InGaN缓冲子层或AlGaInN缓冲子层；

以及，依次叠加生长于所述缓冲层上的N型GaN层、有源层和P型GaN层。

可选的，所述缓冲层还包括：

位于所述缓冲子层背离所述基底一侧表面、且周期性交替生长的AlxGa1-xN层/SiN层/GaN层的超晶格结构层。

可选的，所述超晶格结构层的生长周期为1-10，包括端点值。

可选的，所述AlxGa1-xN层的厚度范围为1埃-50埃，包括端点值，及x取值为不小于0.1且不大于0.4；

所述SiN层的厚度范围为1埃-50埃，包括端点值；

以及，所述GaN层的厚度范围为1埃-20埃，包括端点值。

可选的，所述缓冲子层的厚度范围为1埃-20埃，包括端点值。

相应的，本发明还提供了一种基于石墨烯衬底的LED外延结构的生长方法，所述石墨烯衬底包括基底和位于所述基底一侧表面的石墨烯层，所述生长方法包括：

提供一所述石墨烯衬底；