[發(fā)明專利]一種基于石墨烯/ZnO納米線/p-GaN薄膜的LED點(diǎn)光源及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910504881.3
• 申請(qǐng)日: 2019-06-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110323311B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林芳;廖志敏;廖馨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L33/14
• 分類號(hào): H01L33/14;H01L33/24;H01L33/26;H01L33/38;H01L33/00;B82Y20/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京萬(wàn)象新悅知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11360
• 代理人: 王巖

1.一種基于石墨烯/單根ZnO納米線/p-GaN薄膜垂直結(jié)構(gòu)的LED點(diǎn)光源的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：

1)在生長(zhǎng)襯底上生長(zhǎng)p-GaN薄膜層；

2)在p-GaN薄膜層上制備正電極，然后進(jìn)行高溫退火，形成歐姆接觸；

3)在p-GaN薄膜層上旋涂光刻膠，光刻出凹槽圖案，顯影后在表面形成絕緣層，覆蓋除正電極以外的p-GaN薄膜層；

4)剝離光刻膠在絕緣層內(nèi)形成凹槽，凹槽至p-GaN薄膜層的上表面暴露出p-GaN薄膜層；

5)將單根ZnO納米線沿著凹槽放入凹槽中，形成ZnO納米線/p-GaN異質(zhì)結(jié)，ZnO納米線為n區(qū)，p-GaN薄膜層為p區(qū)，其中ZnO納米線的直徑小于凹槽寬度，并大于凹槽深度，ZnO納米線的頂端高于p-GaN薄膜層的上表面露出凹槽；

6)在絕緣層上凹槽一側(cè)區(qū)域形成負(fù)電極；

7)將單層石墨烯覆蓋在ZnO納米線和負(fù)電極上，單層石墨烯的寬度大于凹槽與負(fù)電極之間的距離，單層石墨烯的一端接觸負(fù)電極，中間部分覆蓋ZnO納米線的三個(gè)上表面，另一端跨過(guò)凹槽的另一側(cè)接觸絕緣層，并且單層石墨烯不與p-GaN薄膜層接觸；

8)正電極和負(fù)電極分別連接外電源的正極和負(fù)極，外電源通過(guò)正電極和負(fù)電極向ZnO納米線/p-GaN異質(zhì)結(jié)進(jìn)行空穴和電子注入，在正向偏壓下，電子從n區(qū)注入p區(qū)，空穴從p區(qū)注入n區(qū)，在異質(zhì)結(jié)附近有高于平衡濃度的非平衡載流子，因此電子和空穴會(huì)在空間電荷區(qū)發(fā)生輻射復(fù)合產(chǎn)生光子，在ZnO納米線的一端形成納米尺度點(diǎn)光源，當(dāng)所加正向偏壓增大時(shí)，空穴和電子注入增強(qiáng)，從而發(fā)光強(qiáng)度增強(qiáng)；單層石墨烯與ZnO納米線接觸面積大，增加載流子注入面積，提高注入效率，從而提升發(fā)光效率。

2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟1)中，生長(zhǎng)襯底采用藍(lán)寶石，p-GaN薄膜層摻雜為鎂，在生長(zhǎng)襯底上生長(zhǎng)p-GaN薄膜層采用金屬-有機(jī)化學(xué)氣相沉積法MOCVD。

3.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟2)中，制備正電極采用電子束蒸發(fā)鍍膜；高溫退火的溫度為550℃～650℃，時(shí)間為5min～10min。

4.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟5)中，ZnO納米線的制備采用化學(xué)氣相沉積CVD法或水熱合成法。

5.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟6)中，制備負(fù)電極采用電子束曝光或電子束蒸發(fā)鍍膜方式，并采用定點(diǎn)轉(zhuǎn)移技術(shù)將負(fù)電極轉(zhuǎn)移至絕緣層上。