[發明專利]一種基于石墨烯的LED外延生長方法

在審

• 申請號: 201710787396.2
• 申請日: 2017-09-04
• 公開（公告）號: CN107369748A
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發明（設計）人: 徐平
• 申請（專利權）人: 湘能華磊光電股份有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/12
• 代理公司: 北京晟睿智杰知識產權代理事務所(特殊普通合伙)11603
• 代理人: 于淼

1.一種基于石墨烯的LED外延生長方法，其特征在于，包括：

將藍寶石襯底放入抽真空的PECVD沉積腔中，在溫度為800～950℃，腔體壓力為850～1000mTorr，射頻功率為50～80W，通入600～900sccm甲烷、1000～1500sccm氫氣和1000～1200sccm氬氣的條件下，在所述藍寶石襯底上沉積40-60nm厚的石墨烯薄膜；

將沉積所述石墨烯薄膜的所述藍寶石襯底放入MOCVD反應腔，依次生長摻雜Si的N型GaN層、有源層MQW、P型AlGaN層和P型GaN層；

在溫度為700℃-800℃，通入100L/min-150L/min的N₂的條件下，保溫20-30min，隨爐冷卻。

2.根據權利要求1所述的基于石墨烯的LED外延生長方法，其特征在于，

在溫度為1000℃-1100℃，反應腔壓力為150-300mbar，通入50-90L/min的H₂、40-60L/min的NH₃、200-300sccm的TMGa、20-50sccm的SiH₄的條件下，生長2μm-4μm厚的摻雜Si的N型GaN層，Si摻雜濃度為5×10¹⁸atoms/cm³-1×10¹⁹atoms/cm³。

3.根據權利要求1所述的基于石墨烯的LED外延生長方法，其特征在于，

在溫度為900℃-1100℃，反應腔壓力為100-200mbar，通入50-100L/min的H₂的條件下，處理藍寶石襯底5min-10min。

4.根據權利要求1所述的基于石墨烯的LED外延生長方法，其特征在于，

所述有源層MQW，包括：交替生長的In_xGa_(1-x)N阱層和GaN壘層，交替周期控制在10-15個。

5.根據權利要求4所述的基于石墨烯的LED外延生長方法，其特征在于，

在溫度為700℃-750℃，反應腔壓力為300mbar-400mbar，通入50-90L/min的N₂、40-60L/min的NH₃、10-50sccm的TMGa、1000-2000sccm的TMIn的條件下，生長厚度為3nm-4nm的所述In_xGa_(1-x)N阱層，其中，

x＝0.15-0.25，

In摻雜濃度為1×10²⁰atoms/cm³-3×10²⁰atoms/cm³。

6.根據權利要求4所述的基于石墨烯的LED外延生長方法，其特征在于，

在溫度為800℃-850℃，通入50-90L/min的N₂、40-60L/min的NH₃、10-50sccm的TMGa的條件下，生長厚度為10nm-15nm的所述GaN壘層。

7.根據權利要求1所述的基于石墨烯的LED外延生長方法，其特征在于，

在溫度為850-950℃，反應腔壓力為200r-400mbar，通入50-90L/min的N₂、40-60L/min的NH₃、50-100sccm的TMGa的條件下，生長Mg摻雜的所述P型AlGaN層。

8.根據權利要求7所述的基于石墨烯的LED外延生長方法，其特征在于，

Mg摻雜的所述P型AlGaN層的厚度為50nm-100nm；其中，

Al摻雜濃度為1×10²⁰atoms/cm³-3×10²⁰atoms/cm³；

Mg摻雜濃度為5×10¹⁸atoms/cm³-1×10¹⁹atoms/cm³。