[發(fā)明專利]生長在硅/石墨烯復合襯底上的GaN基納米柱LED外延片及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810702976.1
• 申請日: 2018-06-30
• 公開（公告）號: CN108807617A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高芳亮;李國強;張曙光;徐珍珠;余粵鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01L33/04
• 分類號: H01L33/04;H01L33/06;H01L33/08;H01L33/20;H01L33/24;H01L33/32;H01L33/00;H01L21/02;B82Y40/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;馮振寧

1.生長在硅/石墨烯復合襯底上的GaN基納米柱LED外延片，其特征在于，包括硅/石墨烯復合襯底(10)、生長在硅/石墨烯復合襯底上的非摻雜GaN納米柱(11)、生長在非摻雜GaN納米柱上的n型摻雜GaN層(12)、生長在n型摻雜GaN層上的InGaN/GaN量子阱(13)和生長在InGaN/GaN量子阱上的p型摻雜GaN層(14)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生長在硅/石墨烯復合襯底上的GaN基納米柱LED外延片，其特征在于，所述非摻雜GaN納米柱的高度為300～900nm，直徑為30～100nm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生長在硅/石墨烯復合襯底上的GaN基納米柱LED外延片，其特征在于，所述n型摻雜GaN層的高度為1～3μm；所述n型摻雜GaN層摻雜電子濃度為1.0×10¹⁷～5.0×10¹⁹cm^-3。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生長在硅/石墨烯復合襯底上的GaN基納米柱LED外延片，其特征在于，所述InGaN/GaN量子阱為7～10個周期的InGaN阱層/GaN壘層，其中InGaN阱層的高度為2～3nm，GaN壘層的高度為10～13nm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生長在硅/石墨烯復合襯底上的GaN基納米柱LED外延片，其特征在于，所述p型摻雜GaN層的高度為300～350nm；所述p型摻雜GaN層摻雜空穴濃度為1.0×10¹⁶～2.0×10¹⁸cm^-3。

6.制備權(quán)利要求1-5任一項所述的生長在硅/石墨烯復合襯底上的GaN基納米柱LED外延片的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)襯底選取：采用普通Si襯底；

(2)襯底清洗：將Si襯底放入HF和水混合溶液中超聲去除Si襯底表面氧化物和粘污顆粒，然后放入水中超聲去除表面雜質(zhì)，再吹干；

(3)硅/石墨烯復合襯底的制備：直接在Si襯底上生長石墨烯，或者將生長在銅箔上的石墨烯轉(zhuǎn)移到Si襯底上得到硅/石墨烯復合襯底；

(4)In滴的沉積：采用分子束外延生長工藝，襯底溫度控制在550～650℃，在反應室的壓力為(5.0～6.0)×10^-5Pa條件下，在硅/石墨烯復合襯底上沉積In并退火形成In滴；

(5)非摻雜GaN納米柱的生長：采用分子束外延生長工藝，襯底溫度控制在300～900℃，在反應室的壓力為(5.0～6.0)×10^-5Pa，襯底轉(zhuǎn)速為5～10轉(zhuǎn)/分鐘，V/III比值為30～40、生長速度為0.4～0.6ML/s條件下，在步驟(4)得到的沉積了In滴的硅/石墨烯復合襯底上生長非摻雜的GaN納米柱；

(6)n型摻雜GaN層的生長：采用分子束外延生長工藝，將襯底溫度控制在650～750℃，在反應室壓力為5.0～6.0×10^-5Pa、V/III比值為40～50、生長速度為0.6～0.8ML/s條件下，在步驟(5)得到的非摻雜GaN納米柱上生長n型摻雜GaN層；

(7)InGaN/GaN量子阱的外延生長：采用分子束外延生長工藝，生長溫度為750～850℃，在反應室的壓力為4.0～5.0×10^-5Pa、V/III比值為30～40、生長速度為0.4～0.6ML/s條件下，在步驟(6)得到的n型摻雜GaN層上生長InGaN/GaN量子阱；

(8)p型摻雜GaN層的外延生長：采用分子束外延生長工藝，將襯底溫度調(diào)至650～750℃，反應室的壓力為5.0～6.0×10^-5Pa、V/III比值為30～40、生長速度為0.6～0.8ML/s條件下，在步驟(7)得到的InGaN/GaN量子阱上生長p型摻雜GaN層，得生長在硅/石墨烯復合襯底上的GaN基納米柱LED外延片。