[发明专利]一种氮化镓基发光二极管外延片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氮化镓基发光二极管外延片及其制备方法，属于半导体技术领域。氮化镓基发光二极管外延片包括衬底、缓冲层、N型半导体层、有源层和P型半导体层，缓冲层、N型半导体层、有源层和P型半导体层依次层叠在衬底上，氮化镓基发光二极管外延片还包括石墨烯粉末和第一氢化硼层，石墨烯粉末平铺在缓冲层上，第一氢化硼层铺设在石墨烯粉末以及石墨烯粉末中露出的缓冲层上。本发明通过先在缓冲层上平铺一层石墨烯粉末，再在石墨烯粉末和石墨烯粉末中露出的缓冲层上铺设氢化硼层，石墨烯的导热性能很好，同时氢化硼的导热性能也不差，可以快速传递外延生长的热量，提高外延片的均匀性和一致性。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种氮化镓基发光二极管外延片及其制备方法。

背景技术

发光二极管(英文：Light Emitting Diode，简称：LED)是一种能发光的半导体电子元件。氮化镓(GaN)具有良好的热导性能，同时具有耐高温、耐酸碱、高硬度等优良特性，使氮化镓(GaN)基LED受到越来越多的关注和研究。

外延片是LED制备过程中的初级成品。现有的LED外延片包括衬底、缓冲层、N型半导体层、有源层和P型半导体层，缓冲层、N型半导体层、有源层和P型半导体层依次层叠在衬底上。衬底用于为外延材料提供生长表面，缓冲层用于为外延材料的生长提供成核中心，N型半导体层用于提供进行复合发光的电子，P型半导体层用于提供进行复合发光的空穴，有源层用于进行电子和空穴的辐射复合发光。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

衬底的材料一般采用碳化硅、蓝宝石或者硅，缓冲层、N型半导体层、有源层和P型半导体层的材料一般采用氮化镓基材料，衬底材料和氮化镓基材料的晶格常数相差较大，导致外延生长过程中会积累应力和缺陷。外延片在应力的作用下会出现翘曲。由于外延生长的热量是从衬底底部传递上来的，因此外延片出现翘曲会造成外延片的边缘和中心吸收的热量不一致，影响外延片的均匀性和一致性。

发明内容

本发明实施例提供了一种氮化镓基发光二极管外延片及其制备方法，能够解决现有技术影响外延片的均匀性和一致性的问题。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种氮化镓基发光二极管外延片，所述氮化镓基发光二极管外延片包括衬底、缓冲层、N型半导体层、有源层和P型半导体层，所述缓冲层、所述N型半导体层、所述有源层和所述P型半导体层依次层叠在所述衬底上，所述氮化镓基发光二极管外延片还包括石墨烯粉末和第一氢化硼层，所述石墨烯粉末平铺在所述缓冲层上，所述第一氢化硼层铺设在所述石墨烯粉末以及所述石墨烯粉末中露出的缓冲层上。

可选地，所述石墨烯粉末中各个颗粒的粒径为0.5nm～5nm。

优选地，所述第一氢化硼层的厚度为所述石墨烯粉末中各个颗粒的粒径的1.5倍～5倍。

更优选地，所述第一氢化硼层的厚度为1nm～9nm。

可选地，所述氮化镓基发光二极管外延片还包括第二氢化硼层，所述第二氢化硼层设置在所述石墨烯粉末和所述缓冲层之间。

优选地，所述第二氢化硼层的厚度与所述第一氢化硼层的厚度相同。

另一方面，本发明实施例提供了一种氮化镓基发光二极管外延片的制备方法，所述制备方法包括：

在衬底上形成缓冲层；

在所述缓冲层上铺设一层石墨烯粉末；

在所述石墨烯粉末和所述石墨烯粉末中露出的缓冲层上形成第一氢化硼层；

在所述第一氢化硼层上依次形成N型半导体层、有源层和P型半导体层。

可选地，所述在所述缓冲层上铺设一层石墨烯粉末，包括：