[发明专利]一种发光二极管的外延片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种发光二极管的外延片及其制备方法，属于发光二极管制造领域。在石墨烯层上层叠InGaN量子点层，InGaN量子点层中的多个InGaN量子点结构的表面势能点较低且化学活性较高，可作为未掺杂GaN层的成核点，未掺杂GaN层更容易在InGaN量子点结构上生长，保证未掺杂GaN层可先在石墨烯层上均匀地形成多个岛状结构，多个岛状结构与多个InGaN量子点结构一一对应；继续未掺杂GaN层时，各岛状结构之间的距离不会过大，岛状结构上原子的移动扩散较少，主要通过吸引更多的Ga原子与N原子来继续生长，因此减少了岛状结构上的原子在移动扩散过程中出现的晶格畸变与缺陷，提高了未掺杂GaN层的晶体质量。

技术领域

本发明涉及发光二极管制造领域，特别涉及一种发光二极管的外延片及其制备方法。

背景技术

发光二极管是一种可以把电能转化成光能的半导体二极管，具有体积小、寿命长、功耗低等优点，目前被广泛应用于汽车信号灯、交通信号灯、显示屏以及照明设备。外延片是制作发光二极管的基础结构，外延片的结构包括衬底及依次生长在衬底上的石墨烯层、未掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层及P型GaN层。

石墨烯层是由碳原子紧密排列的二维蜂窝状晶体薄膜，这种特殊的层状结构使得石墨烯层与氮化镓之间只存在分子间范德华力，因而容易剥离和转移石墨烯层上的GaN成核层等结构并进行后续发光二极管的制备。

但由于石墨烯层本身表面能与表面化学活性均较低，未掺杂GaN层在石墨烯层上生长时，能够在石墨烯层背离衬底的表面上形成的成核点非常稀少，Ga原子与N原子容易集中在部分成核点处形成体积过大的团簇，各个团簇上的原子会在后续未掺杂GaN层的生长过程中进行移动扩散，一方面移动扩散的过程中会出现较多的晶格畸变与缺陷，另一方面各团簇最终也会合并相连，团簇体积的参差不齐也使得团簇之间合并处的晶界缺陷较大，更容易形成大角度晶界，均会影响最终得到的未掺杂GaN层的质量，导致最终得到的发光二极管的整体晶体质量较差。

发明内容

本发明实施例提供了一种发光二极管的外延片及其制备方法，能够提高发光二极管的晶体质量。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种发光二极管的外延片，所述外延片包括衬底及依次层叠在所述衬底上的石墨烯层、InGaN量子点层、未掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层及P型GaN层，其中，所述InGaN量子点层包括多个均布在所述石墨烯层上的InGaN量子点结构，所述InGaN量子点结构为所述未掺杂GaN层的成核点。

可选地，所述InGaN量子点层的厚度为1～10nm。

可选地，所述石墨烯层的厚度为1～100nm。

本发明实施例提供了一种发光二极管的外延片的制备方法，所述方法包括：

提供一衬底；

在所述衬底上生长石墨烯层；

在反应腔的温度为700～800℃时，向反应腔内通入NH₃、100～2000sccm的In源与Ga源，在所述石墨烯层上生长InGaN量子点层，所述InGaN量子点层包括多个均布在所述石墨烯层上的InGaN量子点结构；

向所述反应腔内通入NH₃与Ga源，以所述InGaN量子点结构为成核点，生长未掺杂GaN层；

在所述未掺杂GaN层上生长N型GaN层；

在所述N型GaN层上生长多量子阱层；

在所述多量子阱层上生长P型GaN层。

可选地，在所述石墨烯层上生长InGaN量子点层时，向反应腔内通入100～2000sccm的In源。