[发明专利]氮化镓和石墨烯混合集成光电芯片及其制备方法

权利要求书

1.一种应用于光源刺激领域的氮化镓和石墨烯混合集成光电芯片，包括：

芯片主体和钝化层，所述钝化层覆盖在所述芯片主体上；

其中，所述芯片主体包括衬底、第一线圈金属层、肖特基接触金属层、肖特基二极管、电容下电极金属层、第一介质隔离层、第二介质隔离层、电容上电极金属层、发光二极管、底金属层、第二线圈金属层、石墨烯层；

所述第一线圈金属层、所述肖特基二极管、所述发光二极管均设置在所述衬底上；

所述肖特基接触金属层设置在所述第一线圈金属层与所述肖特基二极管之间的所述衬底上，并延伸至所述肖特基二极管上表面，所述肖特基接触金属层与所述第一线圈金属层的末端连接；

所述电容下电极金属层设置在所述衬底上，并延伸至所述肖特基二极管表面；

在所述衬底上设置所述电容下电极金属层，所述电容下电极金属层上设置所述第一介质隔离层；

所述电容上电极金属层设置在所述第一介质隔离层上，并延伸至所述发光二极管上表面；

所述底金属层设置在衬底上，并延伸至所述发光二极管的上表面；

在上述衬底上设置有上述底金属层上，所述底金属层上设置所述第二介质隔离层；所述第二介质隔离层上设置所述第二线圈金属层，所述第二线圈金属层的末端与所述底金属层连接；

所述第一线圈金属层、所述电容上电极金属层、所述底金属层、所述第二线圈金属层上均设置所述石墨烯层；

所述芯片主体的面积包括4～16mm²；

所述钝化层包括柔性材料层；所述柔性材料层包括聚对苯二甲酸乙二醇酯层、聚酰亚胺层、聚对二甲苯层、聚氨酯层、聚二甲基硅氧烷层、共聚酯层、嵌段共聚物层、光刻胶层中的一种或多种；

所述光电芯片的制作方法包括：

提供一衬底；

在所述衬底上定义第一区域、第二区域、第三区域、第四区域、第五区域；

在所述第二区域的所述衬底上制作肖特基二极管，在所述第四区域的衬底上制作发光二极管；

在所述第一区域与所述第二区域之间的所述衬底上和所述肖特基二极管上经过光刻、溅射、电子束蒸发、剥离、化学腐蚀和清洗在所述第一区域与所述第二区域之间制作肖特基接触金属层，经过退火使所述肖特基接触金属层与所述肖特基二极管形成肖特基接触；

经过光刻、溅射、电子束蒸发、剥离、化学腐蚀和清洗同时在所述肖特基二极管上、所述第三区域的所述衬底上制作电容下电极金属层；

经过光刻、溅射、电子束蒸发、剥离、化学腐蚀和清洗同时在所述发光二极管上、所述第五区域的所述衬底上制作底金属层；

经过光刻、溅射、等离子体增强化学气相沉积、原子层沉积、干法刻蚀、化学腐蚀和清洗同时在所述电容下电极金属层上、在所述第三区域与所述第四区域之间的所述衬底上制作第一介质隔离层、在所述第五区域的所述底金属层上制作第二介质隔离层；

经过光刻、溅射、电子束蒸发、剥离、化学腐蚀和清洗在所述第一介质隔离层上、所述第三区域与所述第四区域之间的所述衬底上、所述发光二极管上制作电容上电极金属层；

经过光刻、溅射、电子束蒸发、剥离、化学腐蚀和清洗在所述第一区域的所述衬底上制作第一线圈金属层，所述第一线圈金属层的末端与所述肖特基二极管形成金属层连接；

在所述第二介质隔离层上制作第二线圈金属层，所述第二线圈金属层的末端与所述底金属层形成金属层连接；

经过转移、化学气相沉积、光刻、干法刻蚀、化学腐蚀和清洗在所述第一线圈金属层上、所述电容上电极金属层上、所述底金属层上、所述第二线圈金属层上制作石墨烯层，得到芯片主体；

经过旋涂、化学气相沉积、光刻、固化、化学腐蚀、干法刻蚀和清洗在所述芯片主体上制作钝化层，得到所述光电芯片。

2.根据权利要求1所述的光电芯片，其中，所述衬底包括硅衬底、蓝宝石衬底、碳化硅衬底、氮化镓衬底中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的光电芯片，其中，所述介质隔离层的材料包括Ta₂O₅、Si₃N₄、SiO₂、TiO₂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚二甲基硅氧烷中的一种或多种。