CN105185881B - 一种发光二极管及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发光二极管及其制作方法，属于半导体技术领域。所述发光二极管包括蓝宝石衬底、以及依次层叠在所述蓝宝石衬底上的N型层、发光层、P型层、氧化铟锡ITO导电薄膜，所述发光二极管上设有从所述P型层延伸到所述N型层的凹槽，所述ITO导电薄膜上设有P电极，所述N型层上设有N电极，所述发光二极管还包括设在所述P型层与所述ITO导电薄膜之间的石墨烯电流扩展层。本发明通过在P型层与ITO导电薄膜之间设置石墨烯电流扩展条，由于石墨烯是目前电阻率最小的材料，因此可以实现扩展电流的作用。同时石墨烯几乎是完全透明的，可以减少扩展条对光线的吸收，提高发光二极管的出光效率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种发光二极管及其制作方法。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)是一种半导体发光器件，被广泛用于指示灯、显示屏等。
现有的LED包括衬底、以及依次层叠在衬底上的N型层、发光层、P型层、电流扩展层，P型层上开设有从P型层延伸到N型层的凹槽，电流扩展层上设有P型电极，N型层上设有N型电极。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
为了实现电流的扩展，电流扩展层采用电阻率小的金属实现，但是金属同时会遮挡射向P型层的光，降低LED的出光效率。
发明内容
为了解决现有技术降低LED的出光效率的问题，本发明实施例提供了一种发光二极管及其制作方法。所述技术方案如下：
一方面，本发明实施例提供了一种发光二极管，所述发光二极管包括蓝宝石衬底、以及依次层叠在所述蓝宝石衬底上的N型层、发光层、P型层、氧化铟锡ITO导电薄膜，所述发光二极管上设有从所述P型层延伸到所述N型层的凹槽，所述ITO导电薄膜上设有P电极，所述N型层上设有N电极，所述发光二极管还包括设在所述P型层与所述ITO导电薄膜之间的石墨烯电流扩展层，所述ITO导电薄膜包覆在所述石墨烯电流扩展层外，并与所述P型层贴合。
可选地，所述石墨烯电流扩展层的厚度为1-50nm。
可选地，所述石墨烯电流扩展层包括接点和与所述接点电连接的条形区段，所述条形区段自所述接点向外延伸。
可选地，所述P电极包括Au、Al、Pt、Ti、Ni、Cr中的一种或多种。
可选地，所述N电极包括Au、Al、Pt、Ti、Ni、Cr中的一种或多种。
另一方面，本发明实施例提供了一种发光二极管的制作方法，所述制作方法包括：
在蓝宝石衬底上依次生长N型层、发光层、以及P型层；
在所述P型层上开设从所述P型层延伸到所述N型层的凹槽；
在所述P型层上形成石墨烯电流扩展层；
在所述石墨烯电流扩展层和所述P型层上形成氧化铟锡ITO导电薄膜，并进行高温退火，所述ITO导电薄膜包覆在所述石墨烯电流扩展层外，并与所述P型层贴合；
在所述ITO导电薄膜上设置P电极，在所述N型层上设置N电极。
可选地，所述高温退火的温度为400-700℃。
可选地，所述石墨烯电流扩展层的厚度为1-50nm。
可选地，所述石墨烯电流扩展层包括接点和与所述接点电连接的条形区段，所述条形区段自所述接点向外延伸。
可选地，所述P电极包括Au、Al、Pt、Ti、Ni、Cr中的一种或多种，所述N电极包括Au、Al、Pt、Ti、Ni、Cr中的一种或多种。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过在P型层与ITO导电薄膜之间设置石墨烯电流扩展条，由于石墨烯是目前电阻率最小的材料，因此可以实现扩展电流的作用。同时石墨烯几乎是完全透明的，可以减少扩展条对光线的吸收，提高发光二极管的出光效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一提供的一种发光二极管的结构示意图；
图2是本发明实施例一提供的石墨烯电流扩展层的结构示意图；
图3是本发明实施例二提供的一种发光二极管的制作方法的流程图；
图4a-图4e是本发明实施例二提供的制作发光二极管的过程中发光二极管的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例一
本发明实施例提供了一种发光二极管，参见图1，该发光二极管包括蓝宝石衬底1、以及依次层叠在蓝宝石衬底1上的N型层2、发光层3、P型层4、石墨烯电流扩展层5、氧化铟锡(Indium Tin Oxide，简称ITO)导电薄膜6。该发光二极管上设有从P型层4延伸到N型层2的凹槽10，ITO导电薄膜6上设有P电极7，N型层2上设有N电极8。
可选地，石墨烯电流扩展层5的厚度可以为1-50nm。
优选地，石墨烯电流扩展层5的厚度可以为1-10nm。实验证明，石墨烯电流扩展层的厚度为1-10nm时，透光效果好，亮度高。
可选地，参见图2，石墨烯电流扩展层5可以包括接点和与接点电连接的条形区段，条形区段自接点向外延伸。
可选地，P电极7可以包括Au、Al、Pt、Ti、Ni、Cr中的一种或多种。
可选地，N电极8可以包括Au、Al、Pt、Ti、Ni、Cr中的一种或多种。
在实际应用中，蓝宝石衬底1与N型层2之间还设有缓冲层，如未掺杂的GaN。N型层2可以为N型GaN，发光层3可以为交替层叠的GaN和InGaN，P型层4可以为P型GaN。
需要说明的是，由于ITO导电薄膜形成之后会进行高温退火，现有的金属电流扩展层如果设置在P型层与ITO导电薄膜之间，则会由于温度过高而变质。
本发明实施例通过在P型层与ITO导电薄膜之间设置石墨烯电流扩展条，由于石墨烯是目前电阻率最小的材料，因此可以实现扩展电流的作用。同时石墨烯几乎是完全透明的，可以减少扩展条对光线的吸收，提高发光二极管的出光效率。而且，本发明将石墨烯电流扩展条设置在P型层和氧化铟锡导电薄膜之间，解决了石墨烯与其它材料粘附性不好而容易脱落的问题。另外，由于石墨烯和P型层没有形成欧姆接触，因此起到了电流阻挡层的作用。
实施例二
本发明实施例提供了一种发光二极管的制作方法，参见图3，该制作方法包括：
步骤201：在蓝宝石衬底上依次生长N型层、发光层、以及P型层。
图4a为执行步骤201后得到的LED的结构示意图。其中，1表示蓝宝石衬底，2表示N型层，3表示发光层，4表示P型层。
具体地，N型层可以为N型GaN层，发光层可以为交替生长的GaN层和InGaN层，P型层可以为P型GaN层。
在本实施例的一种实现方式中，在步骤101之前，该方法还可以包括：
在衬底上生长缓冲层。
其中，缓冲层可以为未掺杂的GaN层。
相应地，该步骤101可以包括：
在缓冲层上依次生长N型层、发光层、以及P型层。
步骤202：在P型层上开设从P型层延伸到N型层的凹槽。
图4b为执行步骤202后得到的LED的结构示意图。其中，1表示蓝宝石衬底，2表示N型层，3表示发光层，4表示P型层，10表示凹槽。
在本实施例的一种实现方式中，该步骤202可以包括：
采用等离子体ICP刻蚀技术，在P型层上开设从P型层延伸到N型层的凹槽。
步骤203：在P型层上形成石墨烯电流扩展层。
图4c为执行步骤203后得到的LED的结构示意图。其中，1表示蓝宝石衬底，2表示N型层，3表示发光层，4表示P型层，5表示石墨烯电流扩展层，10表示凹槽。
可选地，石墨烯电流扩展层的厚度可以为1-50nm。
优选地，石墨烯电流扩展层的厚度可以为1-10nm。实验证明，石墨烯电流扩展层的厚度为1-10nm时，透光效果好，亮度高。
可选地，石墨烯电流扩展层可以包括接点和与接点电连接的条形区段，条形区段自接点向外延伸，如图2所示。
步骤204：在石墨烯电流扩展层和P型层上形成ITO导电薄膜，并进行高温退火。
图4d为执行步骤204后得到的LED的结构示意图。其中，1表示蓝宝石衬底，2表示N型层，3表示发光层，4表示P型层，5表示石墨烯电流扩展层，6表示ITO导电薄膜，10表示凹槽。
可选地，高温退火的温度可以为400-700℃，使ITO导电薄膜与P型层形成较好的欧姆接触，降低LED的电压。
步骤205：在ITO导电薄膜上设置P电极，在N型层上设置N电极。
图4e为执行步骤205后得到的LED的结构示意图。其中，1表示蓝宝石衬底，2表示N型层，3表示发光层，4表示P型层，5表示石墨烯电流扩展层，6表示ITO导电薄膜，7表示P电极，8表示N电极，10表示凹槽。
可选地，P电极可以包括Au、Al、Pt、Ti、Ni、Cr中的一种或多种。
可选地，N电极可以包括Au、Al、Pt、Ti、Ni、Cr中的一种或多种。
本发明实施例通过在P型层与ITO导电薄膜之间设置石墨烯电流扩展条，由于石墨烯是目前电阻率最小的材料，因此可以实现扩展电流的作用。同时石墨烯几乎是完全透明的，可以减少扩展条对光线的吸收，提高发光二极管的出光效率。而且，本发明将石墨烯电流扩展条设置在P型层和氧化铟锡导电薄膜之间，解决了石墨烯与其它材料粘附性不好而容易脱落的问题。另外，由于石墨烯和P型层没有形成欧姆接触，因此起到了电流阻挡层的作用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种发光二极管，所述发光二极管包括蓝宝石衬底、以及依次层叠在所述蓝宝石衬底上的N型层、发光层、P型层、氧化铟锡ITO导电薄膜，所述发光二极管上设有从所述P型层延伸到所述N型层的凹槽，所述ITO导电薄膜上设有P电极，所述N型层上设有N电极，其特征在于，所述发光二极管还包括设在所述P型层与所述ITO导电薄膜之间的石墨烯电流扩展层，所述ITO导电薄膜包覆在所述石墨烯电流扩展层外，并与所述P型层贴合。
2.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述石墨烯电流扩展层的厚度为1-50nm。
3.根据权利要求1或2所述的发光二极管，其特征在于，所述石墨烯电流扩展层包括接点和与所述接点电连接的条形区段，所述条形区段自所述接点向外延伸。
4.根据权利要求1或2所述的发光二极管，其特征在于，所述P电极包括Au、Al、Pt、Ti、Ni、Cr中的一种或多种。
5.根据权利要求1或2所述的发光二极管，其特征在于，所述N电极包括Au、Al、Pt、Ti、Ni、Cr中的一种或多种。
6.一种发光二极管的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：
在蓝宝石衬底上依次生长N型层、发光层、以及P型层；
在所述P型层上开设从所述P型层延伸到所述N型层的凹槽；
在所述P型层上形成石墨烯电流扩展层；
在所述石墨烯电流扩展层和所述P型层上形成氧化铟锡ITO导电薄膜，并进行高温退火，所述ITO导电薄膜包覆在所述石墨烯电流扩展层外，并与所述P型层贴合；
在所述ITO导电薄膜上设置P电极，在所述N型层上设置N电极。
7.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于，所述高温退火的温度为400-700℃。
8.根据权利要求6或7所述的制作方法，其特征在于，所述石墨烯电流扩展层的厚度为1-50nm。
9.根据权利要求6或7所述的制作方法，其特征在于，所述石墨烯电流扩展层包括接点和与所述接点电连接的条形区段，所述条形区段自所述接点向外延伸。
10.根据权利要求6或7所述的制作方法，其特征在于，所述P电极包括Au、Al、Pt、Ti、Ni、Cr中的一种或多种，所述N电极包括Au、Al、Pt、Ti、Ni、Cr中的一种或多种。
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