[發明專利]一種低成本氮化鎵基發光二極管制備方法

有效

• 申請號: 201410750310.5
• 申請日: 2014-12-10
• 公開（公告）號: CN104465922A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 李天保;賈偉;許并社;梁建;余春艷;章海霞
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: H01L33/16
• 分類號: H01L33/16;H01L33/00
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

1.一種低成本氮化鎵基發光二極管制備方法，其特征在于：利用表面石墨烯化的薄片狀TiC材料作為襯底材料，生長發光二極管外延結構，外延結構包括n型摻雜層、多量子阱發光層和p型摻雜層。

2.根據權利要求1所述的一種低成本氮化鎵基發光二極管制備方法，其特征在于，在生長外延結構后，可用機械剝離的方法，使外延結構與表面石墨烯化的TiC材料相分離。

3.根據權利要求2所述的一種低成本氮化鎵基發光二極管制備方法，其特征在于，分離后的表面石墨烯化的TiC材料可繼續用于新的外延結構生長。

4.根據權利要求1或2所述的一種低成本氮化鎵基發光二極管制備方法，其特征在于，TiC材料可以是晶體或無定型形態中的任何一種。

5.根據權利要求4所述的一種低成本氮化鎵基發光二極管制備方法，其特征在于，晶體或無定型形態的薄片狀TiC材料在氯氣氣氛下表面脫鈦，脫鈦的溫度隨晶體或無定型形態不同而變化；晶體TiC材料的脫鈦溫度在800℃－1100℃，時間5min－20min；無定型形態TiC材料的脫鈦溫度在300℃－800℃，時間5min－20min；脫鈦后，關閉氯氣源，通入氬氣，晶體或無定型形態均在800℃－1100℃溫度范圍，保持10min－30min，進行表面的石墨烯化。

6.根據權利要求5所述的一種低成本氮化鎵基發光二極管制備方法，其特征在于，根據表面脫鈦時間，表面脫鈦后的石墨烯可以是單層或多層，若為多層時，層數為3層－10層。

7.根據權利要求5所述的一種低成本氮化鎵基發光二極管制備方法，其特征在于，根據石墨烯化的時間，石墨烯可以呈平面或呈有波浪起伏的褶皺面，其中褶皺面的起伏高度差范圍在2nm－20nm。

8.根據權利要求1所述的一種低成本氮化鎵基發光二極管制備方法，其特征在于，外延結構的n型摻雜層是指摻硅的氮化鎵，其厚度為200nm?-800nm；外延結構的多量子阱發光層由InGaN阱材料和GaN壘材料多周期重疊構成，周期數為3－10個周期，總厚度范圍可為30nm－300nm；外延結構的p型摻雜層是指摻鎂的氮化鎵，其厚度為100nm－500nm。

9.根據權利要求6~8中任一項所述的一種低成本氮化鎵基發光二極管制備方法，其特征在于，表面石墨烯化后的薄片狀TiC襯底材料放入MOCVD反應室依次進行n型摻雜GaN層、多量子阱發光層和p型摻雜GaN層外延結構的生長；各層生長條件如下：調節溫度將襯底層加熱到1050℃-1100℃，壓力100Torr-500Torr，生長厚度為200nm-800nm的n型摻雜GaN層，Si摻雜濃度是8×10¹⁸cm^-3-2×10¹⁹cm^-3；然后調節MOCVD反應室中的溫度到750℃-800℃，壓力100Torr-500Torr，生長多量子阱發光層：多量子阱層的周期為3-10個，每個周期由厚度分別為2nm-10nm的InGaN阱和8nm-20nm的GaN壘構成；調節MOCVD反應室中的溫度至950℃-1050℃，壓力100Torr-500Torr，生長p型摻雜GaN層，厚度為100nm-500nm,?Mg摻雜濃度為5×10¹⁹cm^-3--1×10²⁰cm^-3；最后將獲得的產物置于650℃-750℃的氮氣氣氛下退火15min-30min。

10.根據權利要求2所述的一種低成本氮化鎵基發光二極管制備方法，其特征在于，所述機械剝離的方法是指將反應生長的外延結構上表面粘附于80℃高溫的透明膠帶上，待自然冷卻到室溫后，即可借助于機械外拉力將外延結構與表面石墨烯化的TiC薄片狀襯底材料相分離。