CN112802869A - 单片集成氮化物发光波长可调节的白光led及制备方法 - Google Patents

单片集成氮化物发光波长可调节的白光led及制备方法 Download PDF

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孙晓娟
贲建伟
张山丽
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Abstract

单片集成氮化物发光波长可调节的白光LED及制备方法涉及半导体技术领域，解决了白光LED色温和显色指数难以精确调控、性能和使用寿命低的问题，LED包括三个发光单元，一个包括从下至上顺次设置的第一石墨烯层、氮化物缓冲层、掺杂n‑GaN层、蓝光InGaN/GaN多量子阱层和掺杂p‑GaN层；一个包括从下至上顺次设置的第二石墨烯层、第一非掺杂i‑InGaN层、第一掺杂n‑InGaN层、绿光InGaN/InGaN多量子阱层、第一掺杂p‑InGaN层；另一个包括从下至上顺次设置的第三石墨烯层、第二非掺杂i‑InGaN层、第二掺杂n‑InGaN层、红光InGaN/InGaN多量子阱层、第二掺杂p‑InGaN层。本发明提升了器件质量、集成度、性能和使用寿命，能控制色温和显色指数。

Description

单片集成氮化物发光波长可调节的白光LED及制备方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，具体涉及单片集成氮化物发光波长可调节的白光LED及制备方法。
背景技术
当前，随着GaN基材料体系的外延技术不断进步，高亮度的绿光，蓝光以及更短波长的发光二极管的性能取得了突飞猛进的进步。目前，无论是在固态照明还是激光显示等领域，都对LED光源质量提出了更高的要求。白光LED是未来固态照明的主流，如何提升LED的显色指数以及色温是努力方向。
目前，实现白光发光二极管的解决方案可以从是否需要长波长荧光粉的角度分为两种类型。其中需要长波长荧光粉的一类白光二极管主要有两种：一是利用蓝光发光二极管激发黄色荧光粉；二是紫外发光二极管激发双基色荧光粉或者三基色荧光粉。无需长波长荧光粉的一类白光二极管主要是通过双基色二极管或者三基色二极管同时发光，色光混合从而出射白光，这一类二极管包含的种类较多，但是大都存在着很多问题，如：施主受主共掺白光LED，这种LED在电流较强的情况下光学品质会急剧下降；如：光子循环LED，这种结构是在InP衬底上生长AlGaInP外延片，由于InP衬底较脆弱，因此成品率很低；如：横向分布的多量子阱结构白光LED，这种工艺十分复杂，制造成本极高，不利于大规模生产。
曾出现过在同一块蓝宝石衬底上外延两个或三个InGaN/GaN多量子阱的工艺，这种工艺步骤简单，但是由于层与层之间的晶格失配度较大，导致应力过大，器件内部会积累一个很大的畸变，使得LED的光峰值位置发生变化，造成这种结构的LED显色指数以及色温都不尽如人意；同时还会导致器件内部出现密度很大的缺陷，这些缺陷会成为非辐射复合中心，使得LED器件的性能和使用寿命下降。并且，这些LED普遍采用多个多量子阱串联的二极管形式，注入电流在量子阱间的分配难以有效调控，进而导致混色光中各个波长比例难以有效调控，由此制备的白光lED器件色温、显色指数等等参数都难以精确调控。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供单片集成氮化物发光波长可调节的白光LED及制备方法。
本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：
单片集成氮化物发光波长可调节的白光LED，包括：从下至上顺次设置的衬底、第一隔离层和第二隔离层，衬底和第一隔离层之间、第一隔离层和第二隔离层之间、第二隔离层上均设有一个发光单元；
三个发光单元中，一个发光单元包括从下至上顺次设置的第一石墨烯层、氮化物缓冲层、掺杂n-GaN层、蓝光InxGa1-xN/GaN多量子阱层和掺杂p-GaN层，还包括设置在掺杂n-GaN层上的第一电极一和设置在掺杂p-GaN层上的第一电极二，所述氮化物缓冲层为AlN缓冲层或GaN缓冲层；一个发光单元包括从下至上顺次设置的第二石墨烯层、第一非掺杂i-InbGa1-bN层、第一掺杂n-IncGa1-cN层、绿光IndGa1-dN/IneGa1-eN多量子阱层、第一掺杂p-InfGa1-fN层，还包括设置在第一掺杂n-IncGa1-cN层上的第二电极一和设置在第一掺杂p-InfGa1-fN层上的第二电极二；另一个发光单元包括从下至上顺次设置的第三石墨烯层、第二非掺杂i-IngGa1-gN层、第二掺杂n-InhGa1-hN层、红光InjGa1-jN/InkGa1-kN多量子阱层、第二掺杂p-InmGa1-mN层，还包括设置在第二掺杂n-InhGa1-hN层上的第三电极一和设置在第二掺杂p-InmGa1-mN层上的第三电极二。
所述的单片集成氮化物发光波长可调节的白光LED的制备方法，包括如下步骤：
S1、在衬底上制备第一石墨烯缓冲层；
S2、在第一石墨烯缓冲层上外延制备氮化物缓冲层；
S3、在氮化物缓冲层上外延制备掺杂n-GaN层；
S4、在掺杂n-GaN层上外延制备蓝光InxGa1-xN/GaN多量子阱层；
S5、在蓝光InxGa1-xN/GaN多量子阱层上外延掺杂p-GaN层；
S6、在掺杂p-GaN层上外延第一隔离层；
S7、在第一隔离层上制备第二石墨烯层；
S8、在第二石墨烯层上外延第一非掺杂i-InbGa1-bN层；
S9、在第一非掺杂i-InbGa1-bN层上外延第一掺杂n-IncGa1-cN层；
S10、在第一掺杂n-IncGa1-cN层上外延制备绿光IndGa1-dN/IneGa1-eN多量子阱层；
S11、在绿光IndGa1-dN/IneGa1-eN多量子阱层上外延第一掺杂p-InfGa1-fN层；
S12、在第一掺杂p-InfGa1-fN层上外延第二隔离层；
S13、在第二隔离层上制备第三石墨烯层；
S14、在第三石墨烯层上外延第二非掺杂i-IngGa1-gN层；
S15、在第二非掺杂i-IngGa1-gN层上外延第二掺杂n-InhGa1-hN层；
S16、在第二掺杂n-InhGa1-hN层外延制备红光InjGa1-jN/InkGa1-kN多量子阱层；
S17、在红光InjGa1-jN/InkGa1-kN多量子阱层上外延第二掺杂p-InmGa1-mN层；
S18、通过五次光刻刻蚀S17所得的外延片，依次刻蚀至掺杂n-GaN层、掺杂p-GaN层、第一掺杂n-IncGa1-cN层、第一掺杂p-InfGa1-fN层和第二掺杂n-InhGa1-hN层；
S19、采用光刻和镀膜工艺在掺杂n-GaN层上制备第一电极一、在第一掺杂n-IncGa1-cN层上制备第二电极一、在第二掺杂n-InhGa1-hN层上制备第三电极一，采用光刻和镀膜工艺在掺杂p-GaN层上制备第一电极二、在第一掺杂p-InfGa1-fN层上制备第二电极二、在第二掺杂p-InmGa1-mN层上制备第三电极二；
S20、封装S19所得的外延片得到单片集成氮化物发光波长可调节的白光LED，所述第一电极一和第一电极二作为一个电极对，第二电极一和第二电极二作为一个电极对，第三电极一和第三电极二作为一个电极对。
本发明的有益效果是：
本发明的单片集成氮化物发光波长可调节的白光LED是提供一种利用石墨烯作为多量子阱层间的缓冲层、各色量子阱单独驱动，实现LED发光波长的任意调控。本发明不仅能够实现可调控波长的LED，而且通过调控白光色光比例来获取单片集成的氮化物白光LED的方法，利用石墨烯材料层间为范德华力的特性调控层间应力，改善各层晶格失配度大的问题，进而得到低应变程度、低位错密度的外延层，最终得到高质量、高集成度的白光LED器件，提升器件性能和使用寿命，通过各色量子阱单独驱动调控白光色光比例，进而控制LED色温、显色指数等参数。
附图说明
图1为本发明的单片集成氮化物发光波长可调节的白光LED的结构示意图。
图中：1、衬底，2、第一石墨烯层，3、氮化物缓冲层，4、掺杂n-GaN层，5、蓝光InxGa1- xN/GaN多量子阱层，6、掺杂p-GaN层，7、第一隔离层，8、第二石墨烯层，9、第一非掺杂i-InbGa1-bN层，10、第一掺杂n-IncGa1-cN层，11、绿光IndGa1-dN/IneGa1-eN多量子阱层，12、第一掺杂p-InfGa1-fN层，13、第二隔离层，14、第三石墨烯层，15、第二非掺杂i-IngGa1-gN层，16、第二掺杂n-InhGa1-hN层，17、红光InjGa1-jN/InkGa1-kN多量子阱层，18、第二掺杂p-InmGa1-mN层，19、第一电极一，20、第一电极二，21、第二电极一，22、第二电极二，23、第三电极一，24、第三电极二。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，但是本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
单片集成氮化物发光波长可调节的白光LED，如图1，包括：从下至上顺次设置的衬底1、第一隔离层7和第二隔离层13。在衬底1和第一隔离层7之间、第一隔离层7和第二隔离层13之间、以及第二隔离层13上这三处均设有一个发光单元，即白光LED共包括三个发光单元，这三个发光单元分别称为第一发光单元、第二发光单元、第三发光单元，其中的“第一”、“第二”和“第三”仅用于区别发光单元，不表示位置次序。第一发光单元或位于衬底1和第一隔离层7之间、或位于第一隔离层7和第二隔离层13之间、再或者是位于第二隔离层13上，第二发光单元或位于衬底1和第一隔离层7之间、或位于第一隔离层7和第二隔离层13之间、再或者是位于第二隔离层13上，第三发光单元或位于衬底1和第一隔离层7之间、或位于第一隔离层7和第二隔离层13之间、再或者是位于第二隔离层13上。
第一发光单元包括：第一石墨烯层2、设置在第一石墨烯层2上的氮化物缓冲层3、设置在氮化物缓冲层3上的掺杂n-GaN层4、设置掺杂n-GaN层4上的蓝光InGaN/GaN多量子阱层、设置蓝光InGaN/GaN多量子阱层上的掺杂p-GaN层6、设置在掺杂n-GaN层4上的第一电极一19和设置在掺杂p-GaN层6上的第一电极二20，氮化物缓冲层3为AlN缓冲层或GaN缓冲层。也就是第一发光单元作为蓝光发光模块，其中第一石墨烯层2设置在衬底1上表面上、第一隔离层7上表面上或第二隔离层13上表面上。
第二发光单元包括：第二石墨烯层8、设置在第二石墨烯层8上的第一非掺杂i-InGaN层、设置在第一非掺杂i-InGaN层上的第一掺杂n-InGaN层、设置在第一掺杂n-InGaN层上的绿光InGaN/InGaN多量子阱层、设置在绿光InGaN/InGaN多量子阱层上的第一掺杂p-InGaN层、设置在第一掺杂n-InGaN层上的第二电极一21和设置在第一掺杂p-InGaN层上的第二电极二22。也就是第二发光单元作为绿光发光模块，其中第二石墨烯层8设置在衬底1上表面上、第一隔离层7上表面上或第二隔离层13上表面上。
第三发光单元包括：第三石墨烯层14、设置在第三石墨烯层14上的第二非掺杂i-InGaN层、设置在第二非掺杂i-InGaN层上的第二掺杂n-InGaN层、设置在第二掺杂n-InGaN层上的红光InGaN/InGaN多量子阱层、设置在红光InGaN/InGaN多量子阱层上的第二掺杂p-InGaN层、设置在第二掺杂n-InGaN层上的第三电极一23和设置在第二掺杂p-InGaN层上的第三电极二24。也就是第三发光单元作为红光发光模块，其中第三石墨烯层14设置在衬底1上表面上、第一隔离层7上表面上或第二隔离层13上表面上。
掺杂n-GaN层4，掺杂Si或Ge，优选的掺杂浓度>5e18 cm-3，优选的厚度为500～1000nm。蓝光InGaN/GaN多量子阱层为蓝光InxGa1-xN/GaN多量子阱层5，其中In组分满足0.2≤x≤0.4。蓝光InxGa1-xN/GaN多量子阱层5包括最后一个GaN垒层以及位于最后一个GaN垒层上方的GaN电子阻挡层一。位于GaN电子阻挡层一上表面上的掺杂p-GaN层6，掺杂Mg或Be，优选的掺杂浓度>2e18cm-3，优选的厚度为100～150nm。
第一非掺杂i-InGaN层为第一非掺杂i-InbGa1-bN层9，In组分0<b＜d，优选的厚度>1um。第一掺杂n-InGaN层为第一掺杂n-IncGa1-cN层10，In组分0<c<d，掺杂Si或Ge，优选的掺杂浓度>5e18 cm-3，优选的厚度为500～1000nm。绿光InGaN/InGaN多量子阱层为绿光IndGa1-dN/IneGa1-eN多量子阱层11，其In组分满足0.4≤d≤0.6，0≤e<d。绿光IndGa1-dN/IneGa1-eN多量子阱层11包括最后一个InGaN垒层一以及位于最后一个InGaN垒层一上方的GaN电子阻挡层二。位于GaN电子阻挡层二上表面上的第一掺杂p-InGaN层为第一掺杂p-InfGa1-fN层12，In组分0<f<d，掺杂Mg或Be，优选的掺杂浓度>2e18 cm-3，优选的厚度100～150nm。
第二非掺杂i-InGaN层为第二非掺杂i-IngGa1-gN层15，In组分0<g＜j，优选的厚度>1um。第二掺杂n-InGaN层为第二掺杂n-InhGa1-hN层16，In组分0<h<j，掺杂Si或Ge，优选的掺杂浓度>5e18 cm-3，优选的厚度为500～1000nm。红光InGaN/InGaN多量子阱层为红光InjGa1-jN/InkGa1-kN多量子阱层17，其In组分满足0.65≤j≤0.8，0≤k<j。红光InjGa1-jN/InkGa1-kN多量子阱层17包括最后一个InGaN垒层二以及位于最后一个InGaN垒层二上方的GaN电子阻挡层三。位于GaN电子阻挡层三上表面上的第二掺杂p-InGaN层为第二掺杂p-InmGa1-mN层18，In组分0<m<j，掺杂Mg或Be，优选的掺杂浓度>2e18 cm-3，优选的厚度为100～150nm。上述最后一个GaN垒层、最后一个InGaN垒层一、最后一个InGaN垒层二均表示最后一个量子垒层，GaN电子阻挡层一、GaN电子阻挡层二和GaN电子阻挡层三均表示位于多量子阱层最上层的电子阻挡层。
衬底1采用蓝宝石Sapphire、碳化硅SiC、硅Si、GaN、AmN等常规用于氮化物生长的衬底1材料。第一隔离层7和第二隔离层13均采用GaN:Fe层，GaN:Fe层厚度>1um，第一隔离层7和第二隔离层13主要用于隔绝不同阱之间的电流串扰。第一石墨烯层2有利于改善晶格失配严重的问题，有利于调控应力，降低缺陷密度，可以提高外延层质量。第二石墨烯层8主要用于改善GaN:Fe与InGaN之间的适配，降低应力，提升材料质量。第三石墨烯层14主要用于改善GaN:Fe与InGaN之间的适配，降低应力，提升材料质量。
第一电极一19和第一电极二20作为一对电极，第二电极一21和第二电极二22作为一对电极，第三电极一23和第三电极二24作为一对电极。第一电极一19、第二电极一21和第三电极一23均为n型接触层上的欧姆接触电极，其材料为Ti、V或Al，也可以为薄膜合金材料，薄膜合金材料的最下层为是金属功函数较低的材料，通常最下层为金属功函数小于4.4eV的金属材料，Ti、V以及Al均可作为最下层，Ni和/或Au位于最下层的上侧。第一电极二20、第二电极二22和第三电极二24均为p型接触层上的欧姆接触电极，其材料为Ni、Au、ITO、Pt或者其薄膜合金(即Ni层、Au层、ITO、Pt层任意组合)。
本实施方式中衬底1上表面设有第一发光单元，第一发光单元上表面设有第一隔离层7，第一隔离层7上表面设有第二发光单元，第二发光单元上表面设有第二隔离层13，第二隔离层13上表面设有第三发光单元。也就是，白光LED的从下往上依次为蓝光InxGa1-xN/GaN多量子阱、绿光IndGa1-dN/IneGa1-eN多量子阱、红光InjGa1-jN/InkGa1-kN多量子阱。下面详述此种单片集成氮化物发光波长可调节的白光LED的制备方法：
S1、在衬底1上制备第一石墨烯缓冲层；
S2、在第一石墨烯缓冲层上外延制备氮化物缓冲层3；
S3、在氮化物缓冲层3上外延制备掺杂n-GaN层4；
S4、在掺杂n-GaN层4上外延制备蓝光InxGa1-xN/GaN多量子阱层5；蓝光InxGa1-xN/GaN多量子阱层5包括最后一个GaN垒层以及位于最后一个GaN垒层上方的GaN电子阻挡层一；
S5、在GaN电子阻挡层一上外延掺杂p-GaN层6；
S6、在掺杂p-GaN层6上外延掺Fe的绝缘GaN:Fe作为第一隔离层7；
S7、在第一隔离层7上制备第二石墨烯层8；
S8、在第二石墨烯层8上外延第一非掺杂i-InbGa1-bN层9；
S9、在第一非掺杂i-InbGa1-bN层9上外延第一掺杂n-IncGa1-cN层10；
S10、在第一掺杂n-IncGa1-cN层10上外延制备绿光IndGa1-dN/IneGa1-eN多量子阱层11；绿光IndGa1-dN/IneGa1-eN多量子阱层11包括最后一个InGaN垒层一以及位于最后一个InGaN垒层一上方的GaN电子阻挡层二；
S11、在GaN电子阻挡层二上外延第一掺杂p-InfGa1-fN层12；
S12、在第一掺杂p-InfGa1-fN层12上外延第二隔离层13；
S13、在第二隔离层13上制备第三石墨烯层14；
S14、在第三石墨烯层14上外延第二非掺杂i-IngGa1-gN层15；
S15、在第二非掺杂i-IngGa1-gN层15上外延第二掺杂n-InhGa1-hN层16；
S16、在第二掺杂n-InhGa1-hN层16外延制备红光InjGa1-jN/InkGa1-kN多量子阱层17；红光InjGa1-jN/InkGa1-kN多量子阱层17包括最后一个InGaN垒层二以及位于最后一个InGaN垒层二上方的GaN电子阻挡层三；
S17、在GaN电子阻挡层三上外延第二掺杂p-InmGa1-mN层18；
S18、通过五次光刻刻蚀S17所得的外延片，依次刻蚀至掺杂n-GaN层4、掺杂p-GaN层6、第一掺杂n-IncGa1-cN层10、第一掺杂p-InfGa1-fN层12和第二掺杂n-InhGa1-hN层16；
S19、对S18所得的外延片进行光刻、镀膜，镀膜位置为刻蚀暴露出的掺杂n-GaN层4上、第一掺杂n-IncGa1-cN层10上和第二掺杂p-InmGa1-mN层18上，利用真空蒸发或者磁控溅射等方式沉积欧姆接触电极，利用快速退火技术完成n电极欧姆接触电极制备；即在掺杂n-GaN层4上制备第一电极一19、在第一掺杂n-IncGa1-cN层10上制备第二电极一21、在第二掺杂n-InhGa1-hN层16上制备第三电极一23；
再对所得外延片进行光刻、镀膜，镀膜位置为刻蚀暴露出的掺杂p-GaN层6上、第一掺杂p-InfGa1-fN层12上和第二掺杂p-InmGa1-mN层18上，利用真空蒸发或者磁控溅射等方式沉积欧姆接触电极，利用快速退火技术完成p电极欧姆接触电极制备；即在掺杂p-GaN层6上制备第一电极二20、在第一掺杂p-InfGa1-fN层12上制备第二电极二22、在第二掺杂p-InmGa1-mN层18上制备第三电极二24；
S20、封装S19所得的外延片，得到单片集成氮化物发光波长可调节的白光LED，制备完成。
本发明的单片集成氮化物发光波长可调节的白光LED是提供一种利用石墨烯作为多量子阱层间的缓冲层、各色量子阱单独驱动，实现LED发光波长的任意调控。本发明不仅能够实现可调控波长的LED，而且通过调控白光色光比例来获取单片集成的氮化物白光LED的方法，利用石墨烯材料层间为范德华力的特性调控层间应力，改善各层晶格失配度大的问题，进而得到低应变程度、低位错密度的外延层，最终得到高质量、高集成度的白光LED器件，，提升器件性能和使用寿命，通过各色量子阱单独驱动调控白光色光比例，进而控制LED色温、显色指数等参数。

Claims (9)

1.单片集成氮化物发光波长可调节的白光LED，其特征在于，包括：从下至上顺次设置的衬底、第一隔离层和第二隔离层，衬底和第一隔离层之间、第一隔离层和第二隔离层之间、第二隔离层上均设有一个发光单元；
三个发光单元中，一个发光单元包括从下至上顺次设置的第一石墨烯层、氮化物缓冲层、掺杂n-GaN层、蓝光InxGa1-xN/GaN多量子阱层和掺杂p-GaN层，还包括设置在掺杂n-GaN层上的第一电极一和设置在掺杂p-GaN层上的第一电极二，所述氮化物缓冲层为AlN缓冲层或GaN缓冲层；一个发光单元包括从下至上顺次设置的第二石墨烯层、第一非掺杂i-InbGa1-bN层、第一掺杂n-IncGa1-cN层、绿光IndGa1-dN/IneGa1-eN多量子阱层、第一掺杂p-InfGa1-fN层，还包括设置在第一掺杂n-IncGa1-cN层上的第二电极一和设置在第一掺杂p-InfGa1-fN层上的第二电极二；另一个发光单元包括从下至上顺次设置的第三石墨烯层、第二非掺杂i-IngGa1-gN层、第二掺杂n-InhGa1-hN层、红光InjGa1-jN/InkGa1-kN多量子阱层、第二掺杂p-InmGa1-mN层，还包括设置在第二掺杂n-InhGa1-hN层上的第三电极一和设置在第二掺杂p-InmGa1-mN层上的第三电极二。
2.如权利要求1所述的单片集成氮化物发光波长可调节的白光LED，其特征在于，所述x、d、e、j和k的范围为：0.2≤x≤0.4，0.4≤d≤0.6，0≤e＜d，0.65≤j≤0.8，0≤k＜j。
3.如权利要求1所述的单片集成氮化物发光波长可调节的白光LED，其特征在于，所述b、c、f、g、h和m的范围为：0<b＜d，0<c<d，0<f<d，0<g＜j，0<h<j，0<m<j。
4.如权利要求1所述的单片集成氮化物发光波长可调节的白光LED，其特征在于，所述掺杂n-GaN层的掺杂浓度>5e18cm-3，厚度为500～1000nm；掺杂p-GaN层的掺杂浓度>2e18cm-3，厚度为100～150nm。
5.如权利要求1所述的单片集成氮化物发光波长可调节的白光LED，其特征在于，所述第一非掺杂i-InbGa1-bN层的厚度>1um；第一掺杂n-IncGa1-cN层的掺杂浓度>5e18cm-3，厚度为500～1000nm；第一掺杂p-InfGa1-fN层的掺杂浓度>2e18cm-3，厚度为100～150nm。
6.如权利要求1所述的单片集成氮化物发光波长可调节的白光LED，其特征在于，所述第二非掺杂i-IngGa1-gN层的厚度>1um；第二掺杂n-InhGa1-hN层的掺杂浓度>5e18cm-3，厚度为500～1000nm；第二掺杂p-InmGa1-mN层的掺杂浓度>2e18cm-3，厚度为100～150nm。
7.如权利要求1所述的单片集成氮化物发光波长可调节的白光LED，其特征在于，所述第一隔离层和第二隔离层均采用GaN:Fe层。
8.如权利要求1所述的单片集成氮化物发光波长可调节的白光LED，其特征在于，具有所述蓝光InxGa1-xN/GaN多量子阱层的发光单元位于衬底和第一隔离层之间，具有所述绿光IndGa1-dN/IneGa1-eN多量子阱层的发光单元位于第一隔离层和第二隔离层之间，具有所述红光InjGa1-jN/InkGa1-kN多量子阱层的发光单元位于第二隔离层上。
9.如权利要求1至8中任意一项所述的单片集成氮化物发光波长可调节的白光LED的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、在衬底上制备第一石墨烯缓冲层；
S2、在第一石墨烯缓冲层上外延制备氮化物缓冲层；
S3、在氮化物缓冲层上外延制备掺杂n-GaN层；
S4、在掺杂n-GaN层上外延制备蓝光InxGa1-xN/GaN多量子阱层；
S5、在蓝光InxGa1-xN/GaN多量子阱层上外延掺杂p-GaN层；
S6、在掺杂p-GaN层上外延第一隔离层；
S7、在第一隔离层上制备第二石墨烯层；
S8、在第二石墨烯层上外延第一非掺杂i-InbGa1-bN层；
S9、在第一非掺杂i-InbGa1-bN层上外延第一掺杂n-IncGa1-cN层；
S10、在第一掺杂n-IncGa1-cN层上外延制备绿光IndGa1-dN/IneGa1-eN多量子阱层；
S11、在绿光IndGa1-dN/IneGa1-eN多量子阱层上外延第一掺杂p-InfGa1-fN层；
S12、在第一掺杂p-InfGa1-fN层上外延第二隔离层；
S13、在第二隔离层上制备第三石墨烯层；
S14、在第三石墨烯层上外延第二非掺杂i-IngGa1-gN层；
S15、在第二非掺杂i-IngGa1-gN层上外延第二掺杂n-InhGa1-hN层；
S16、在第二掺杂n-InhGa1-hN层外延制备红光InjGa1-jN/InkGa1-kN多量子阱层；
S17、在红光InjGa1-jN/InkGa1-kN多量子阱层上外延第二掺杂p-InmGa1-mN层；
S18、通过五次光刻刻蚀S17所得的外延片，依次刻蚀至掺杂n-GaN层、掺杂p-GaN层、第一掺杂n-IncGa1-cN层、第一掺杂p-InfGa1-fN层和第二掺杂n-InhGa1-hN层；
S19、采用光刻和镀膜工艺在掺杂n-GaN层上制备第一电极一、在第一掺杂n-IncGa1-cN层上制备第二电极一、在第二掺杂n-InhGa1-hN层上制备第三电极一，采用光刻和镀膜工艺在掺杂p-GaN层上制备第一电极二、在第一掺杂p-InfGa1-fN层上制备第二电极二、在第二掺杂p-InmGa1-mN层上制备第三电极二；
S20、封装S19所得的外延片得到单片集成氮化物发光波长可调节的白光MED，所述第一电极一和第一电极二作为一个电极对，第二电极一和第二电极二作为一个电极对，第三电极一和第三电极二作为一个电极对。
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