TWI553909B - 發光二極體 - Google Patents

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Description

發光二極體
本發明涉及一種發光二極體，尤其涉及一種具有石墨烯層的發光二極體。
由氮化鎵半導體材料製成的高效藍光、綠光及白光發光二極體具有壽命長、節能、綠色環保等顯著特點，已被廣泛應用於大螢幕彩色顯示、汽車照明、交通訊號、多媒體顯示及光通訊等領域，特別係在照明領域具有廣闊的發展潛力。
傳統的發光二極體通常包括N型半導體層、P型半導體層、設置在N型半導體層與P型半導體層之間的活性層、設置在P型半導體層上的P型電極(通常為透明電極)及設置在N型半導體層上的N型電極。發光二極體處於工作狀態時，在P型半導體層與N型半導體層上分別施加正、負電壓，這樣，存在於P型半導體層中的空穴與存在於N型半導體層中的電子在活性層中發生複合而產生光子，且光子從發光二極體中射出。
然而，先前的發光二極體光取出效率(光取出效率通常指活性層中所產生的光波從發光二極體內部釋放出的效率)較低，其主要原因如下：其一，由於半導體的折射率大於空氣的折射率，來自活性層的光波在半導體與空氣的介面處發生全反射，從而大部分光波被限制在發光二極體的內部，直至被發光二極體內的材料完 全吸收。其二，光取出效率低導致發光二極體內部產生大量的熱量，又因發光二極體的結構及材料的限制，使得發光二極體內部產生的熱量散發出去較困難，從而使得半導體材料的性能發生變化，降低了發光二極體的使用壽命，進而影響發光二極體的大規模應用。
有鑒於此，提供一光取出效率較高且具有較長時用壽命的發光二極體實為必要。
一種發光二極體，其包括：一有源層，該有源層包括層疊設置的一第一半導體層、一活性層及一第二半導體層，且所述活性層設置於所述第一半導體層與所述第二半導體層之間；一第一電極，該第一電極與所述第二半導體層電連接；及一第二電極，該第二電極與所述第一半導體層電連接；其中，進一步包括一石墨烯層設置於所述第一半導體層或所述第二半導體層的表面或中間。
一種發光二極體，其包括：一有源層，該有源層包括層疊設置的一第一半導體層、一活性層及一第二半導體層，且所述活性層設置於所述第一半導體層與所述第二半導體層之間；一第一電極，該第一電極與所述第二半導體層電連接；及一第二電極，該第二電極與所述第一半導體層電連接；其中，所述有源層進一步包括一圖案化的石墨烯層。
相較於先前技術，本發明提供的發光二極體由於所述有源層包括一石墨烯層，使得有源層中形成複數微結構，該微結構使得活性層中產生的部分大角度光在傳播過程中的運動方向改變，從而可以提高所述發光二極體的光取出率。
10,20,30,40‧‧‧發光二極體
100‧‧‧基底
101‧‧‧外延生長面
110‧‧‧石墨烯層
112‧‧‧開口
113‧‧‧奈米碳管片段
115‧‧‧奈米碳管
120‧‧‧第一半導體層
122‧‧‧凹槽
130‧‧‧活性層
140‧‧‧第二半導體層
150‧‧‧第一電極
160‧‧‧第二電極
170‧‧‧反光層
圖1為本發明第一實施例提供的發光二極體的製備方法流程圖。
圖2為本發明第一實施例中採用的包括複數微孔的石墨烯層的結構示意圖。
圖3為本發明第一實施例中採用的包括複數條形間隙的石墨烯層的結構示意圖。
圖4為本發明第一實施例中採用的包括複數不同形狀開口的石墨烯層的結構示意圖。
圖5為本發明第一實施例中採用的包括複數間隔設置的圖形的石墨烯層的結構示意圖。
圖6為本發明實第一施例中採用的奈米碳管膜的掃描電鏡照片。
圖7為圖6中的奈米碳管膜中的奈米碳管片段的結構示意圖。
圖8為本發明第一實施例中採用的複數層交叉設置的奈米碳管膜的掃描電鏡照片。
圖9為本發明第一實施例提供的發光二極體的製備方法製備的發光二極體的結構示意圖。
圖10為本發明第二實施例提供的發光二極體的製備方法流程圖。
圖11為本發明第二實施例提供的發光二極體的製備方法製備的發光二極體的結構示意圖。
圖12為本發明第三實施例提供的發光二極體的製備方法流程圖。
圖13為本發明第三實施例提供的發光二極體的製備方法製備的發
光二極體的結構示意圖。
圖14為本發明第四實施例提供的發光二極體的製備方法流程圖。
圖15為本發明第四實施例提供的發光二極體的製備方法製備的發光二極體的結構示意圖。
下面將結合附圖詳細說明本發明實施例提供的發光二極體，為了利於理解本發明的技術方案，本發明首先介紹一種發光二極體的製備方法。
請參閱圖1，本發明第一實施例提供一種發光二極體10的製備方法，具體包括以下步驟：步驟S11，提供一基底100，所述基底100具有一外延生長面101；步驟S12，在所述外延生長面101生長一緩衝層1202；步驟S13，在所述緩衝層1202表面設置一石墨烯層110；步驟S14，在設置有石墨烯層110的緩衝層1202表面依次生長一第一半導體層120、一活性層130及一第二半導體層140；步驟S15，去除所述基底100，使所述石墨烯層110暴露；步驟S16，在所述第二半導體層140的表面設置一第一電極150，及在所述石墨烯層110的表面設置一第二電極160。
在步驟S11中，所述基底100提供了生長第一半導體層120的外延生長面101。所述基底100的外延生長面101係分子平滑的表面，且去除了氧或碳等雜質。所述基底100可為單層或複數層結構。 當所述基底100為單層結構時，該基底100可為一單晶結構體，且具有一晶面作為第一半導體層120的外延生長面101。所述單層結構的基底100的材料可為SOI(silicon on insulator，絕緣基底上的矽)、LiGaO2、LiAlO2、Al2O3、Si、GaAs、GaN、GaSb、InN、InP、InAs、InSb、AlP、AlAs、AlSb、AlN、GaP、SiC、SiGe、GaMnAs、GaAlAs、GaInAs、GaAlN、GaInN、AlInN、GaAsP、InGaN、AlGaInN、AlGaInP、GaP：Zn或GaP：N等。當所述基底100為複數層結構時，其需要包括至少一層所述單晶結構體，且該單晶結構體具有一晶面作為第一半導體層120的外延生長面101。所述基底100的材料可根據所要生長的第一半導體層120來選擇，優選地，使所述基底100與第一半導體層120具有相近的晶格常數及熱膨脹係數。所述基底100的厚度、大小及形狀不限，可根據實際需要選擇。所述基底100不限於所述列舉的材料，只要具有支持第一半導體層120生長的外延生長面101的基底100均屬於本發明的保護範圍。
步驟S12中，所述緩衝層1202的生長方法可以分別通過分子束外延法(MBE)、化學束外延法(CBE)、減壓外延法、低溫外延法、選擇外延法、液相沈積外延法(LPE)、金屬有機氣相外延法(MOVPE)、超真空化學氣相沈積法(UHVCVD)、氫化物氣相外延法(HVHPE)、及金屬有機化學氣相沈積法(MOCVD)等中之一種或複數種實現。
所述緩衝層1202的材料可根據所需生長的第一半導體層120的材料進行選擇，如Si、GaAs、GaN、GaSb、InN、InP、InAs、InSb、AlP、AlAs、AlSb、AlN、GaP、SiC、SiGe、GaMnAs、GaAlAs、 GaInAs、GaAlN、GaInN、AlInN、GaAsP、InGaN、AlGaInN、AlGaInP、GaP：Zn或GaP：N。本實施例中，所述緩衝層1202為低溫GaN。所述緩衝層1202用於減少第一半導體層120生長過程中的晶格失配，降低生長的第一半導體層120的位元錯密度。當緩衝層1202的材料與基底100的材料不同時，所述生長方法稱為異質外延生長。當該緩衝層1202的材料可以與基底100的材料相同時，所述生長方法稱為同質外延生長。通過生長緩衝層1202可以提高第一半導體層120的品質及降低後續去除基底100的難度。可以理解，該生長緩衝層1202的步驟為一可選擇的步驟。
本實施例中，採用MOCVD工程進行外延生長緩衝層1202。其中，採用高純氨氣(NH3)作為氮的源氣，採用氫氣(H2)作載氣，採用三甲基鎵(TMGa)或三乙基鎵(TEGa)作為Ga源。所述緩衝層1202的生長具體包括以下步驟：首先，將藍寶石基底100置入反應室，加熱到1100℃~1200℃，並通入H2、N2或其混合氣體作為載氣，高溫烘烤200秒~1000秒。
其次，繼續通入載氣，並降溫到500℃~650℃，通入三甲基鎵或三乙基鎵，並通入氨氣，低溫生長GaN層，所述低溫GaN層作為繼續生長第一半導體層120的緩衝層1202，其厚度為10奈米~50奈米。由於GaN第一半導體層120與藍寶石基底100之間具有不同的晶格常數，因此所述緩衝層1202用於減少第一半導體層120生長過程中的晶格失配，降低生長的第一半導體層120的位元錯密度。
在步驟S13中，所述石墨烯層110可以由石墨烯粉末或石墨烯薄膜構成。所述石墨烯粉末為分散的石墨烯顆粒，所述石墨烯薄膜為一連續的單層碳原子層，即單層石墨烯。當所述石墨烯層110包 括石墨烯粉末時，所述石墨烯粉末需要經過溶液分散、塗覆及蝕刻等圖案化工程形成圖案化的整體結構。當所述石墨烯層110包括複數石墨烯薄膜時，該複數石墨烯薄膜可以層疊設置或共面設置。所述石墨烯薄膜可以經過切割或蝕刻等工程處理形成圖案化結構。
所述單層石墨烯有著非常獨特的性能。首先，單層石墨烯幾乎完全透明，大約只吸收2.3%的可見光，並可透過大部分紅外線；其次，單層石墨烯厚度僅約為0.34nm，比表面積的理論值為2630m2．g-1，而實測石墨烯的抗拉強度為125GPa，楊氏模量達到了1.0TPa；再次，單層石墨烯的熱導率實測值為5300W．m-1．K-1，其載流子遷移率的理論值為2×105cm2．V-1．s-1，而其電阻率只有1×10-6Ω．cm，約為銅的2/3；最後，在室溫下即能觀測到單層石墨烯具有量子霍爾效應及無散射傳輸現象。
本實施例中，所述石墨烯層110為一純石墨烯結構，即僅包括石墨烯材料。所述石墨烯層110的厚度為1奈米~100微米，比如1奈米、10奈米、200奈米，1微米或10微米。可以理解，當所述石墨烯層110為單層石墨烯時，所述石墨烯層110為一個碳原子厚度。
優選地，所述石墨烯層110為一圖案化結構。當所述石墨烯層110設置在所述基底100的外延生長面101時，使所述基底100的外延生長面101通過所述石墨烯層110部分暴露出來，以利於在該基底100暴露出來的部分外延生長面101上生長半導體外延層，即所述石墨烯層110起掩膜作用。
如圖2-圖4所示，所述“圖案化結構”指所述石墨烯層110為一具有複數開口112的連續整體結構。當所述石墨烯層110設置在所述 基底100的外延生長面101時，使所述外延生長面101對應開口112的部分暴露出來。所述複數開口112的形狀不限，可為圓型、方形、三角形、菱形或矩形等。同一個石墨烯層110的複數開口112的形狀可以相同或不同。所述複數開口112從所述石墨烯層110的厚度方向貫穿所述石墨烯層110。所述開口112可為如圖2所示的微孔或者如圖3所示的條形的間隙。所述開口112為微孔時其孔徑(平均孔徑)範圍為10奈米~500微米，所述開口112為間隙時其寬度(平均寬度)範圍為10奈米~500微米。以下稱為“所述開口112的尺寸”係指孔徑或間隙寬度的尺寸範圍。所述石墨烯層110中的微孔及間隙可以同時存在並且兩者尺寸可以在上述尺寸範圍內不同。所述開口112的尺寸可為10奈米~300微米，比如10奈米、1微米、10微米、80微米或120微米等。所述開口112的尺寸越小，有利於在生長外延層的過程中減少位錯等缺陷的產生，以獲得高品質的半導體外延層。優選地，所述開口112的尺寸為10奈米~10微米。進一步地，所述石墨烯層110的佔空比為1：100~100：1，如1：10、1：2、1：4、4：1、2：1或10：1。優選地，所述佔空比為1：4~4：1。所謂“佔空比”指該石墨烯層110設置於基底100的外延生長面101後，該外延生長面101被石墨烯層110佔據的部分與通過開口112暴露的部分的面積比。本實施例中，所述開口112在所述石墨烯層110中均勻分佈。
所述“圖案化結構”也可為設置於基底100表面的複數間隔設置的圖形，且相鄰兩個圖形之間形成複數開口112。當所述石墨烯層110設置在所述基底100的外延生長面101時，使所述外延生長面101對應開口112的部分暴露出來。如圖5所示，所述石墨烯層110為複數平行且間隔設置的石墨烯條帶，相鄰的石墨烯條帶之 間為所述開口112。
所述石墨烯層110可以直接生長在所述基底100的外延生長面101或先製備石墨烯後再轉移至所述基底100的外延生長面101。所述石墨烯粉末可以通過液相剝離法、插層剝離法、剖開奈米碳管法、溶劑熱法、有機合成法等方法中的一種或複數種製備。所述石墨烯薄膜可以通過化學氣相沈積(CVD)法、機械剝離法、靜電沈積法、碳化矽(SiC)熱解法、外延生長法等方法中的一種或複數種製備。
本實施例中，所述石墨烯層110為一圖案化的單層石墨烯，其製備方法包括以下步驟。
首先，製備一單層石墨烯。
本實施例中，採用CVD法製備單層石墨烯，具體包括以下步驟：(a1)提供一襯底；(b1)在襯底上沈積金屬催化劑層；(c1)對金屬催化劑層進行退火處理；及(d1)在碳源氣氛中生長單層石墨烯。
所述步驟(a1)中，所述襯可為銅箔或Si/SiO2。本實施例中，所述襯底為Si/SiO2。所述Si層的厚度為300微米~1000微米，所述SiO2層的厚度為100奈米~500奈米。優選地，所述Si層的厚度為600微米，所述SiO2層的厚度為300奈米。所述步驟(b1)中，所述金屬催化劑層的材料包括鎳、鐵、金等，所述金屬催化劑層的厚度為100奈米~800奈米。所述金屬催化劑層可以通過化學氣相沈積(CVD)、物理氣相沈積(PVD)、磁控濺射或電子束蒸鍍等方法製備。本實施例中，採用電子束蒸鍍法在SiO2層表面沈積一厚度為500奈米的金屬鎳。所述步驟(c1)中，所述退火溫度為900℃ ~1000℃；所述退火的氣氛為氬氣及氫氣混合氣體，其中氬氣的流量為600sccm，氫氣的流量為500sccm；所述退火時間為10分鐘~20分鐘。所述步驟(d1)中，所述生長溫度為900℃~1000℃；所述碳源氣為甲烷；所述生長時間為5分鐘~10分鐘。
其次，將該單層石墨烯轉移至基底100的外延生長面101。
本實施例中，具體包括以下步驟：(a2)在單層石墨烯表面塗覆有機膠體或聚合物作為支撐體；(b2)對塗覆有機膠體或聚合物的單層石墨烯烘烤堅膜；(c2)將堅膜後的單層石墨烯及Si/SiO2襯底一起浸泡在去離子水中使金屬催化劑層及SiO2層分離；(d2)將分離後的支撐體/單層石墨烯/金屬催化劑層複合結構去除金屬催化劑層；(e2)將支撐體/單層石墨烯複合結構設置在外延生長面101，並加熱使單層石墨烯與外延生長面101牢固結合；及(f2)去除支撐體。
所述步驟(a2)中，所述支撐體的材料為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚二甲基矽氧烷、光刻正膠9912、光刻膠AZ5206中的一種或複數種。所述步驟(b2)中，所述烘烤的溫度為100℃~185℃。所述步驟(c2)中，浸泡在去離子水中之後，對所述金屬催化劑層及SiO2層進行超聲處理。所述步驟(d2)中，通過化學液腐蝕去除金屬催化劑層，該化學液可為硝酸、鹽酸、氯化鐵(FeCl3)、硝酸鐵(Fe(NO3)3)等。所述步驟(f2)中，去除支撐體的方法為先用丙酮及乙醇浸泡，然後在保護氣體中加熱到約400℃。
最後，將該單層石墨烯圖案化。
所述將該單層石墨烯圖案化方法包括光催化二氧化鈦切割法、離 子束蝕刻法、原子力顯微鏡蝕刻法、及電漿蝕刻法中的一種或複數種。如，先將一陽極氧化鋁範本(Anodic Aluminum Oxide Template)設置於該單層石墨烯表面，然後通過電漿蝕刻法將該單層石墨烯圖案化。其中，所述陽極氧化鋁範本具有複數成陣列排布的微孔，與陽極氧化鋁範本微孔對應處的單層石墨烯被電漿蝕刻去除，從而得到一具有複數微孔的連續的石墨烯層110。
本實施例中，通過光催化二氧化鈦切割單層石墨烯，具體包括以下步驟：(a3)製備一圖案化的金屬鈦層；(b3)將該圖案化的金屬鈦層加熱氧化得到一圖案化的二氧化鈦層；(c3)將該圖案化的二氧化鈦層與單層石墨烯接觸，並採用紫外光照射該圖案化的二氧化鈦層；及(d3)去除圖案化的二氧化鈦層。可以理解，該方法中，得到的石墨烯層110的圖案與所述二氧化鈦層的圖案相互嚙合，即所述單層石墨烯與二氧化鈦層對應的地方被去除。
所述步驟(a3)中，所述圖案化的金屬鈦層可以通過掩膜蒸鍍法或光刻曝光法製備形成在一石英基底表面。所述石英基底的厚度為300微米~1000微米，所述金屬鈦層的厚度為3奈米~10奈米。本實施例中，所述石英基底的厚度為500微米，所述金屬鈦層的厚度為4奈米。所述圖案化的金屬鈦層為一具有複數間隔設置的條形開口的連續金屬鈦層。所述步驟(b3)中，將圖案化的金屬鈦層在500℃~600℃條件下加熱1小時~2小時。所述步驟(c3)中，所述紫外光的波長為200奈米~500奈米，所述紫外光照射的氣氛為空氣或氧氣，所述紫外光照射的環境濕度為40%~75%，所述紫外光照射的時間為30分鐘~90分鐘。由於二氧化鈦為光催化半導體材料，在紫外光照射下會產生電子與空穴的分離。該電子與空穴分別 被二氧化鈦表面的Ti(IV)及晶格氧所捕獲，從而具有很強的氧化還原能力。被捕獲的電子與空穴很容易氧化還原空氣中的氧氣及水而形成O2及H2O2等活性物質，該活性物質可以將單層石墨烯分解。所述步驟(d3)中，通過將石英基底移開去除圖案化的二氧化鈦層。
可以理解，所述步驟(a3)中，還可以通過將金屬鈦直接沈積在一圖案化的奈米碳管結構表面。該奈米碳管結構可為奈米碳管膜，奈米碳管線或其組合。當該奈米碳管結構為複數奈米碳管線時，該複數奈米碳管線可以平行間隔或交叉設置，由於奈米碳管線之間具有微孔或間隙，故該複數奈米碳管線形成一圖案化結構。當該奈米碳管結構為奈米碳管膜時，由於奈米碳管膜中的奈米碳管之間具有微孔或間隙，故該奈米碳管膜形成一圖案化結構。由於金屬鈦層直接沈積在奈米碳管膜中的奈米碳管表面，故也形成一圖案化結構。所述步驟(b3)中，還可以通過給奈米碳管通入電流的方式加熱氧化奈米碳管表面的金屬鈦。所述步驟(c3)中，與奈米碳管對應位置的石墨烯被分解去除形成開口112。即，得到的石墨烯層110的圖案為與所述奈米碳管結構的圖案相互嚙合。由於奈米碳管的直徑僅為0.5奈米~50奈米，故可以製備出幾十奈米尺寸的開口112。通過選擇奈米碳管的直徑可以控制石墨烯層110的開口112的尺寸。
該奈米碳管結構為一自支撐結構。所謂“自支撐”指該奈米碳管結構不需要大面積的載體支撐，而只要相對兩邊提供支撐力即能整體上懸空而保持自身狀態，即將該奈米碳管結構置於(或固定於)間隔特定距離設置的兩個支撐體上時，位於兩個支撐體之間 的奈米碳管結構能夠懸空保持自身狀態。所述步驟(d3)中，由於該奈米碳管結構為一自支撐結構，故通過將奈米碳管結構移開去除圖案化的二氧化鈦層。例如，首先，將複數平行間隔設置的奈米碳管線表面沈積金屬鈦；然後，通過加熱將金屬鈦氧化形成二氧化鈦；其次，將該複數平行間隔設置的奈米碳管線設置於單層石墨烯表面，並採用紫外光照射該複數平行間隔設置的奈米碳管線；最後，將複數平行間隔設置的奈米碳管線去除得到具有複數條形開口的石墨烯層110。
所述奈米碳管膜可為一從奈米碳管陣列中拉取獲得自支撐結構。 參見圖6及圖7，具體地，所述奈米碳管膜包括複數連續且定向延伸的奈米碳管片段113。該複數奈米碳管片段113通過凡得瓦力首尾相連。每一奈米碳管片段113包括複數相互平行的奈米碳管115，該複數相互平行的奈米碳管115通過凡得瓦力緊密結合。該奈米碳管片段113具有任意的長度、厚度、均勻性及形狀。所述奈米碳管膜可通過從一奈米碳管陣列中選定部分奈米碳管後直接拉取獲得。所述奈米碳管膜的厚度為1奈米~100微米，寬度與拉取出該奈米碳管膜的奈米碳管陣列的尺寸有關，長度不限。所述奈米碳管膜中相鄰的奈米碳管之間存在微孔或間隙，且該微孔的孔徑或間隙的尺寸小於10微米。優選地，所述奈米碳管膜的厚度為100奈米~10微米。該奈米碳管膜中的奈米碳管115沿同一方向擇優取向延伸。所述奈米碳管膜及其製備方法具體請參見申請人於民國96年2月12日申請的，於民國99年7月11日公告的第I327177號中華民國公告專利“奈米碳管薄膜結構及其製備方法”。為節省篇幅，僅引用於此，但上述申請所有技術揭露也應視為本發明申請技術揭露的一部分。請參閱圖8，當複數層奈米碳管膜層疊 設置時，相鄰兩層奈米碳管膜中的奈米碳管的延伸方向形成一交叉角度α，且α大於等於0度小於等於90度(0°≦α≦90°)。
所述石墨烯層110還可為一包括石墨烯及添加材料的複合結構。 所述添加材料包括奈米碳管、碳化矽、氮化硼、氮化矽、二氧化矽、無定形碳等中之一種或複數種。所述添加材料還可包括金屬碳化物、金屬氧化物及金屬氮化物等中之一種或複數種。所述添加材料可以通過化學氣相沈積(CVD)、物理氣相沈積(PVD)、磁控濺射等方法形成於石墨烯的表面。
以上內容可知，所述石墨烯層110起著生長第一半導體層120的掩膜作用。所謂“掩膜”係指該石墨烯層110用於遮擋所述基底100的部分外延生長面101，且暴露部分外延生長面101，從而使得第一半導體層120僅從所述外延生長面101暴露的部分生長。由於石墨烯層110具有複數開口112，故該石墨烯層110形成一圖案化的掩膜。由於所述石墨烯層110在所述基底100的外延生長面101形成複數開口112，從而使得所述基底100的外延生長面101上具有一圖案化的掩膜。可以理解，相對於光刻等微電子工程，通過設置石墨烯層110作為掩膜進行外延生長的方法工程簡單、成本低廉，不易在基底100的外延生長面101引入污染，而且綠色環保。 可以理解，所述基底100及石墨烯層110共同構成了用於生長半導體外延層的襯底。
在步驟S14中，所述第一半導體層120、活性層130及第二半導體層140的生長方法可以分別通過分子束外延法(MBE)、化學束外延法(CBE)、減壓外延法、低溫外延法、選擇外延法、液相沈積外延法(LPE)、金屬有機氣相外延法(MOVPE)、超真空化學 氣相沈積法(UHVCVD)、氫化物氣相外延法(HVPE)、及金屬有機化學氣相沈積法(MOCVD)等中之一種或複數種實現。優選地，所述第一半導體層120、活性層130及第二半導體層140採用相同的半導體材料，以減小生長過程中位錯帶來的缺陷。
所述第一半導體層120的生長的厚度可根據需要製備。具體地，所述第一半導體層120的生長的厚度可為0.5奈米~5微米。例如，所述第一半導體層120的生長的厚度可為10奈米、100奈米、1微米、2微米、3微米。本實施例中，所述第一半導體層120的厚度為2微米。所述第一半導體層120可為N型半導體層或P型半導體層兩種類型，所述N型半導體層的材料包括N型氮化鎵、N型砷化鎵及N型磷化銅等中的一種，所述P型半導體層的材料包括P型氮化鎵、P型砷化鎵及P型磷化銅等材料中的一種。所述N型半導體層具有提供電子移動場所的作用，所述P型半導體層具有提供空穴移動的場所的作用。本實施例中，所述第一半導體層120為Si摻雜的N型氮化鎵。
本實施例採用MOCVD工程製備所述第一半導體層120，所述第一半導體層120的生長為異質外延生長。其中，採用高純氨氣(NH3)作為氮的源氣，採用氫氣(H2)作載氣，採用三甲基鎵(TMGa)或三乙基鎵(TEGa)作為Ga源，採用矽烷(SiH4)作為Si源。所述第一半導體層120的生長具體包括以下步驟：步驟S141，將藍寶石基底100置入反應室，加熱到1100℃~1200℃，並通入H2、N2或其混合氣體作為載氣，高溫烘烤200秒~1000秒。
步驟S142，繼續通入載氣，並降溫到500℃~650℃，通入三甲基 鎵或三乙基鎵，並同時通入氨氣，低溫生長GaN層，所述低溫GaN層作為繼續生長第一半導體層120的緩衝層1202，其厚度小於所述石墨烯層110的厚度。由於第一半導體層120與藍寶石基底100之間具有不同的晶格常數，因此所述緩衝層用於減少第一半導體層120生長過程中的晶格失配，降低生長的第一半導體層120的位元錯密度。
步驟S113，停止通入三甲基鎵或三乙基鎵，繼續通入氨氣及載氣，同時將溫度升高到1100℃~1200℃，並恆溫保持30秒~300秒。
步驟S144，將基底100的溫度保持在1000℃~1100℃，同時重新通入三甲基鎵及矽烷，或三乙基鎵及矽烷，在高溫下生長出高品質的第一半導體層120。
其中，所述第一半導體層120的生長過程包括以下階段：第一階段：沿著基本垂直於所述外延生長面101的方向成核並外延生長形成複數外延晶粒；第二階段：所述複數外延晶粒沿著基本平行於所述外延生長面101的方向外延生長形成一連續的外延薄膜；第三階段：所述外延薄膜沿著基本垂直於所述外延生長面101的方向外延生長形成一第一半導體層120。
在第一階段中，由於石墨烯層110設置於所述外延生長面101，因此外延晶粒僅從所述基底100暴露的部分生長，即外延晶粒從石墨烯層110的開口112處生長出來。
在第二階段中，外延晶粒從石墨烯層110中的生長出來之後，基 本沿著平行於外延生長面101的方向圍繞所述石墨烯層110側向外延生長，然後逐漸連成一體，從而將所述石墨烯層110半包圍，在第一半導體層120的表面形成複數奈米級的微結構。所述“半包圍”係指，由於石墨烯層110的存在，所述第一半導體層120的表面形成複數奈米級凹槽122。所述石墨烯層110設置於該凹槽122內，且所述凹槽122與基底100將所述石墨烯層110包裹起來。 所述凹槽122的形狀可以規則或不規則，圖示係為了方便描述，所述凹槽122的形狀並不限於圖示所述的結構。所述凹槽122的最大寬度為20奈米~200奈米。所謂“凹槽的最大寬度”係指，所述凹槽122在垂直於其延伸方向上的最大尺寸。本實施例中，所述凹槽122的最大寬度為50奈米~100奈米。所述複數凹槽122在第一半導體層120的表面形成一“圖案化”的結構，且所述第一半導體層120的圖案化表面與圖案化石墨烯層110中的圖案基本相同。
所述活性層130的厚度為0.01微米~0.6微米。所述活性層130為包含一層或複數層量子阱層的量子阱結構(Quantum Well)。量子阱層的材料為氮化銦鎵、氮化銦鎵鋁、砷化鎵、砷化鋁鎵、磷化銦鎵、磷化銦砷或砷化銦鎵中的一種或複數種。本實施例中，所述活性層130的厚度為0.3微米，為InGaN/GaN的複合結構。所述活性層130為光子激發層，為電子與空穴相結合產生光子的場所。 所述活性層130的生長方法與第一半導體層120基本相同。具體的，在生長完第一半導體層120之後，採用三甲基銦作為銦源，所述活性層130的生長包括以下步驟：步驟S115，停止通入矽烷，將反應室的溫度保持在700℃~900℃ ，使反應室壓強保持在50托~500托； 步驟S146，向反應室通入三甲基銦，生長InGaN/GaN多量子阱層，形成所述活性層130。
所述第二半導體層140的厚度為0.1微米~3微米。所述第二半導體層140可為N型半導體層或P型半導體層兩種類型，並且所述第二半導體層140與第一半導體層120分屬兩種不同類型的半導體層。 所述第二半導體層140遠離基底100的表面可作為發光二極體10的出光面。本實施例中，所述第二半導體層140為鎂(Mg)摻雜的P型氮化鎵，其厚度為0.3微米。所述第二半導體層140的生長方法與第一半導體層120基本相同，具體的，在生長完活性層130之後，採用二茂鎂作(Cp2Mg)為鎂源，所述第二半導體層140的生長包括以下步驟：步驟S147，停止通入三甲基銦，將反應室的溫度保持在1000℃~1100℃，使反應室壓強保持在76托~200托；步驟S148，向反應室通入二茂鎂，生長Mg摻雜的P型GaN層，形成所述第二半導體層140。
在步驟S15中，所述基底100的去除方法可為鐳射照射法、腐蝕法或溫差自剝離法。所述去除方法可根據基底100及第一半導體層120材料的不同進行選擇。本實施例中，所述基底100的去除方法為鐳射照射法。具體的，所述去除方法包括以下步驟：S151，將所述基底100中未生長第一半導體層120的表面進行拋光並清洗；S152，將經過表面清洗的基底100放置於一平臺(圖未示)上， 並利用鐳射對所述基底100與第一半導體層120進行掃描照射；S153，將經鐳射照射後的基底100浸入溶液中去除所述基底100。
在步驟S151中，所述拋光方法可為機械拋光法或化學拋光法，使所述基底100的表面平整光滑，以減少後續鐳射照射中鐳射的散射。所述清洗可用鹽酸、硫酸等沖洗所述基底100的表面，從而去除表面的金屬雜質及油污等。
在步驟S152中，所述鐳射從基底100拋光後的表面入射，且入射方向基本垂直於所述基底100拋光後的表面，即基本垂直於所述基底100與第一半導體層120的介面。所述鐳射的波長不限，可根據第一半導體層120及基底100的材料選擇。具體的，所述鐳射的能量小於基底100的帶隙能量，而大於第一半導體層120的帶隙能量，從而鐳射能夠穿過基底100到達第一半導體層120，在第一半導體層120與基底100的介面處進行鐳射剝離。所述介面處第一半導體層120的緩衝層對鐳射產生強烈的吸收，從而使得介面處的緩衝層溫度快速升高而分解。本實施例中所述第一半導體層120為GaN，其帶隙能量為3.3ev；基底100為藍寶石，其帶隙能量為9.9ev；所述鐳射器為KrF鐳射器，發出的鐳射波長為248nm，其能量為5ev，脈衝寬度為20~40ns，能量密度為400~600mJ/cm2，光斑形狀為方形，其聚焦尺寸為0.5mm×0.5mm；掃描位置從所述基底100的邊緣位置開始，掃描步長為0.5mm/s。在掃描的過程中，所述GaN開始分解為Ga及N2。可以理解，所述脈衝寬度、能量密度、光斑形狀、聚焦尺寸及掃描步長可根據實際需求進行調整；可根據第一半導體層120對特定波長的鐳射具有較強的吸收作用選擇相應波長的鐳射。
由於所述第一半導體層120與基底100介面處對上述波長的鐳射具有很強的吸收作用，因此，所述緩衝層的溫度快速升高而分解；而所述第一半導體層120中其他部分對上述波長的鐳射吸收較弱，因此所述第一半導體層120並不會被所述鐳射所破壞。可以理解，對於不同的第一半導體層120可以選擇不同波長的鐳射，使緩衝層1202對鐳射具有很強的吸收作用。
所述鐳射照射的過程在一真空環境或保護性氣體環境進行以防止在鐳射照射的過程中石墨烯層110被氧化而破壞。所述保護性氣體可為氮氣、氦氣或氬氣等惰性氣體。
由於緩衝層1202的存在，一方面，所述緩衝層1202設置在石墨烯層110與基底100之間，將所述石墨烯層110與基底100隔離開，因此在剝離基底100的過程中，所述石墨烯層110不會直接吸附於基底100上而從第一半導體層120中剝離；另一方面，在鐳射照射緩衝層1202的過程中，所述緩衝層1202受熱分解並經溶液溶解後，石墨烯層110會與所述緩衝層1202脫離，從而使得所述石墨烯層110保留於凹槽122中；第三，由於緩衝層1202的存在，在鐳射剝離的過程中，能夠減少對複數凹槽122形成的微結構的破壞。進一步的，在緩衝層1202受熱分解的過程中，緩衝層1202分解產生的氣體受熱膨脹，會將石墨烯層110推離所述緩衝層1202與基底100，從而使得石墨烯層110更容易與緩衝層1202分離。
由於石墨烯層110的存在，使第一半導體層120與緩衝層1202之間的接觸面積減小，從而減小了生長過程中第一半導體層120與緩衝層1202之間的應力。因此，在鐳射照射去除基底100的過程中，使得緩衝層1202及基底100的剝離更加的容易，也進一步減小 了對第一半導體層120的損傷。
在步驟S153中，可將鐳射照射後的基底100浸入一酸性溶液中進行酸化處理，以去除GaN分解後的Ga，從而實現基底100與第一半導體層120的剝離。所述溶液可為鹽酸、硫酸、硝酸等可溶解Ga的溶劑。本實施例中，由於石墨烯層110直接貼附於基底100的外延生長面101設置，因此在剝離的過程中，石墨烯層110可隨基底100剝離。所述去除基底100的過程中不影響所述複數凹槽122的形狀及分佈狀態，即不會影響所述複數奈米級微結構的分佈。
在步驟S16中，所述第一電極150類型可為N型電極或P型電極，其與第二半導體層140的類型相同。所述第一電極150的形狀不限，可根據實際需要進行選擇。所述第一電極150可以設置於第二半導體層140表面的一個區域，並與該部分區域表面接觸，即所述第一電極150的形狀及設置位置基本不影響所述發光二極體10的光取出率。當所述第一電極150為一透明電極時，如，氧化銦錫(ITO)薄膜或奈米碳管(CNT)薄膜，所述第一電極150可覆蓋所述第二半導體層140的整個表面。所述第一電極150至少為一層結構，其材料為鈦、銀、鋁、鎳、金或其任意組合，也可為ITO或奈米碳管膜。本實施例中，所述第一電極150為P型電極，位於第二半導體層140表面的一端。所述第一電極150為兩層結構，一層為厚度為15奈米的鈦，另一層為厚度為100奈米的金，形成一鈦/金電極。
所述在第二半導體層140表面的一個區域製備第一電極150的方法可為物理氣相沈積法(PVD)，例如，電子束蒸發法、真空蒸鍍法及離子濺射法等。本實施例中採用電子束蒸發法製備所述鈦/金 電極，具體步驟為：在上述P型氮化鎵層上均勻地塗敷一層光刻膠，去除P型氮化鎵層表面的某一個區域內的光刻膠，以暴露出部分P型氮化鎵層；通過電子束蒸發法在光刻膠及暴露出的P型氮化鎵上沈積一鈦/金層；通過丙酮等有機溶劑去除光刻膠及其上的鈦/金層，保留在P型氮化鎵層上的鈦/金層為鈦/金電極。
所述第二電極160的製備方法可為電子束蒸發法、真空蒸鍍法及離子濺射法等，進一步的，可將一導電基板通過導電膠等方式貼附於所述第一半導體層120的表面形成所述第二電極160。所述第二電極160可為N型電極或P型電極，其與第一半導體層120的類型相同。所述第二電極160至少為一層狀結構，其材料為鈦、銀、鋁、鎳、金或其任意組合。可以理解，所述第二電極160為一可選結構，即所述石墨烯層110可以直接作為電極使用。當所述石墨烯層110作為電極使用時，優選石墨烯層110為如圖2-圖4所示的連續整體結構。
本實施例提供的發光二極體10的製備方法，具有以下優點：其一，所述石墨烯層110可直接鋪設於基底上，不需要濺鍍等複雜工程，製備方法簡單；其二，通過設置石墨烯層110，在製備過程中可在發光二極體中形成複數奈米級的微結構，從而不需要蝕刻等複雜工程，從而減小了製備過程中對發光二極體晶格結構的破壞；其三，由於所述石墨烯層110為圖案化結構，其厚度、開口尺寸均可達到奈米級，用來生長外延層時形成的外延晶粒具有更小的尺寸，有利於減少位錯缺陷的產生，以獲得高品質的半導體層。
請參閱圖9，本發明第一實施例製備的發光二極體10包括一第二 電極160、一石墨烯層110、一第一半導體層120、一活性層130、一第二半導體層140及一第一電極150。
所述活性層130設置於所述第一半導體層120及第二半導體層140之間，並與所述第一半導體層120及第二半導體層140形成一有源層。所述第二電極160與所述第一半導體層120電接觸設置。所述第一電極150與所述第二半導體層140電接觸設置。所述第二半導體層140遠離活性層130的表面具有一出光面。所述第一半導體層120與第二電極160接觸的表面為一圖案化的表面。所述圖案化的表面具有複數凹槽122。所述凹槽122為奈米級，其最大寬度範圍為50奈米~100奈米。所述石墨烯層110設置於所述第一半導體層120的凹槽122內。即，所述第一半導體層120具有複數凸起延伸至該石墨烯層110的複數開口112中並與所述第二電極160接觸。
所述第二電極160可為N型電極或P型電極，其與第一半導體層120的類型相同。所述第二電極160至少為一層的整體結構，其材料為鈦、銀、鋁、鎳、金或其任意組合。所述第二電極160同時用作反射層、導電電極及散熱片。本實施例中，所述第二電極160為兩層結構，一層為厚度15奈米的鈦，另一層為厚度200奈米的金。所述第二電極160與所述第一半導體層120接觸。所述第二電極160可部分覆蓋所述第一半導體層120具有奈米微結構的表面，優選的，所述第二電極160覆蓋整個第一半導體層120具有奈米微結構的表面，從而可以更多的將入射到第二電極160表面的光子進行反射，使之從出光面射出，進而提高發光二極體10的光取出率。
本實施例提供所述發光二極體10在工作的過程中，由於凹槽122 的存在，在所述第一半導體層120的表面形成複數奈米級的微結構，當活性層130中產生的部分光子以大角度入射到該表面時，該微結構會改變光子的運動方向，並經過第二電極160的反射後，使之從出光面射出，從而可以提高所述發光二極體10的光取出率。
請參閱圖10，本發明第二實施例提供一種發光二極體20的製備方法，主要包括以下步驟：步驟S21，提供一基底100，所述基底100具有一外延生長面101；步驟S22，在所述外延生長面101生長一緩衝層1202；步驟S23，在所述緩衝層1202表面設置一石墨烯層110；步驟S24，在設置有石墨烯層110的緩衝層1202表面依次生長一第一半導體層120、一活性層130及一第二半導體層140；步驟S25，去除所述基底100，使所述石墨烯層110暴露；步驟S26，在所述第二半導體層140的表面設置一反光層170；步驟S27，在所述反光層170表面設置一第一電極150，在所述第一半導體層120的表面設置一第二電極160。
本實施例提供的發光二極體20的製備方法與第一實施例發光二極體10的製備方法基本相同，其不同在於，在所述第一電極150與第二半導體層140之間進一步設置一反射層170將所述第二半導體層140覆蓋。
步驟S26中，所述反光層170可通過電子束蒸發法、真空蒸鍍法及離子濺射法形成。所述反光層170的厚度可根據實際需要進行選 擇，所述反光層170的厚度可為50奈米~250奈米，其中，Ni：10奈米~50奈米，Cu：10奈米~50奈米，Al：30奈米~150奈米。本實施例中，所述反光層170通過電子束蒸發法形成，所述反光層170的厚度為140奈米，其中，Ni的厚度為20奈米，Cu的厚度為20奈米，Al的厚度為100奈米。活性層130中產生的光子到達反光層170後，被反光層170反射而改變傳播方向，向遠離反光層170的方向傳播。
所述反光層170的材料可為鈦、銀、鋁、鎳、金或其任意組合，所述反光層170具有平整光滑的表面，從而使之具有較好的光反射效率.並且優選的，所述反光層170可同時具有較好的導電能力，從而與所述第二半導體層140形成良好的電接觸。本實施例中，所述反光層170為Ni/Cu/Al複合層結構，所述Al層靠近所述第二半導體層140設置。所述反光層170的形狀不限，優選的，所述反光層170覆蓋所述第二半導體層140遠離活性層130的整個表面，從而可以提高光子的反射效率。
可以理解，當所述第一電極150為透明電極時，該設置反光層170的步驟也可以在設置所述第一電極150的步驟之後進行。即，將所述第一電極150設置於所述第二半導體層140與所述反光層170之間。
請參閱圖11，本發明第二實施例提供的發光二極體20包括一第二電極160、一石墨烯層110、一第一半導體層120、一活性層130、一第二半導體層140、一反光層170及一第一電極150。本發明第二實施例的發光二極體20與第一實施例的發光二極體10的結構基本相同，其區別在於，進一步包括一反光層170設置於第一電極 150一側。本實施例提供的發光二極體20工作時，光子僅從所述第二電極160一側出射。所述第二電極160應選擇透明導電材料或僅設置於第一半導體層120的部分表面。
具體地，所述活性層130設置於所述第一半導體層120及第二半導體層140之間。所述第二電極160與所述第一半導體層120電接觸設置。所述第一電極150與所述第二半導體層140電接觸設置。所述反光層170設置於所述第一電極150與第二半導體層140之間或設置於所述第一電極150遠離第二半導體層140的表面。所述第一半導體層120與第二電極160接觸的表面為一圖案化的表面。所述圖案化的表面具有複數凹槽122。所述石墨烯層110中設置於該凹槽122中。所述石墨烯層110通過所述凹槽122部分暴露於該表面，並與第二電極160接觸。所述第一半導體層120中的複數凹槽122形成複數奈米級的微結構。該奈米級的微結構設置於發光二極體20的出光面，可以提高發光二極體20的出光效率。
請參閱圖12，本發明第三實施例提供一種發光二極體30的製備方法，其主要包括以下步驟：步驟S31，提供一基底100，所述基底100具有一外延生長面101；步驟S32，在所述外延生長面101生長一緩衝層1202；步驟S33，在所述緩衝層1202表面設置一石墨烯層110；步驟S34，在設置有石墨烯層110的外延生長面101生長一第一半導體層120；步驟S35，去除所述基底100使所述石墨烯層110暴露； 步驟S36，在所述第一半導體層120設置有石墨烯層110的表面依次生長一活性層130及一第二半導體層140；步驟S37，在所述第二半導體層140的表面設置一第一電極150，及在所述第一半導體層120表面設置一第二電極160。
所述步驟S31到S34與第一實施例中所述步驟S11到S14基本相同，其區別在於，本實施例僅生長第一半導體層120。所述步驟S35與第一實施例中所述步驟S15基本相同。所述步驟S36與第一實施例中所述步驟S14基本相同。所述步驟S37中設置所述第一電極150及第二電極160的方法與第一實施例基本相同。
請參閱圖13，本發明第三實施例進一步提供一種發光二極體30，所述發光二極體30包括一第二電極160，一石墨烯層110、一第一半導體層120、一活性層130、一第二半導體層140及一第一電極150。本發明第三實施例提供的發光二極體30與第一實施例發光二極體10的結構基本相同，其不同在於，所述第一半導體層120與所述活性層130接觸的表面為包括複數凹槽122的圖案化的表面，且所述石墨烯層110設置於第一半導體層120與所述活性層130之間。
具體地，所述活性層130設置於所述第一半導體層120及第二半導體層140之間。所述第二電極160與所述第一半導體層120電接觸設置。所述第一半導體層120與所述活性層130接觸的表面為包括複數凹槽122的圖案化的表面。所述石墨烯層110設置於該凹槽122中。可選擇地，所述凹槽122及石墨烯層110也可以設置於所述第二半導體層140與所述活性層130接觸的表面。所述第一電極150與所述第二半導體層140電接觸設置且將該第二半導體層140 覆蓋。所述第二電極160與所述第一半導體層120電接觸設置且將該第一半導體層120覆蓋。
本實施例提供的發光二極體30，通過在所述第一半導體層120與所述活性層130接觸的表面設置複數凹槽122，當發光二極體30內部產生的光子在以大角度入射到該出光面時遇到該複數凹槽122，會經過其衍射而改變光子的出射方向，從而實現了發光二極體30大角度光的取出，進一步提高了發光二極體30的光取出效率。
請參閱圖14，本發明第四實施例提供一種發光二極體40的製備方法，具體包括以下步驟：步驟S41，提供一基底100，所述基底100具有一外延生長面101；步驟S42，在所述外延生長面101生長一緩衝層1202；步驟S43，在所述緩衝層1202表面生長一第一半導體層120；步驟S44，在所述第一半導體層120表面設置一石墨烯層110；步驟S45，在設置有石墨烯層110的第一半導體層120表面繼續生長第一半導體層120以將石墨烯層110包覆在其中，並在第一半導體層120表面依次生長一活性層130及一第二半導體層140；步驟S46，去除所述基底100；步驟S47，在所述第二半導體層140的表面設置一第一電極150，在所述第一半導體層120的表面設置一第二電極160。
本發明第四實施例提供的發光二極體40的製備方法與本發明第一實施例提供的發光二極體10的製備方法基本相同，其區別在於，所述第一半導體層120的生長分兩次完成，且將所述石墨烯層110 設置於第一次生長的第一半導體層120表面，以使得所述石墨烯層110包覆於整個第一半導體層120中間。
請參閱圖15，本發明第四實施例製備的發光二極體40包括一第二電極160、一石墨烯層110、一第一半導體層120、一活性層130、一第二半導體層140及一第一電極150。本發明第四實施例提供的發光二極體40與本發明第一實施例提供的發光二極體10基本相同，其區別在於，所述石墨烯層110包覆於整個第一半導體層120中間。可以理解，所述石墨烯層110也可以包覆於整個第二半導體層140中間。
與先前技術相比，本發明提供的發光二極體的製備方法，具有以下有益效果：其一，所述石墨烯層可直接鋪設於基底上，不需要濺鍍等複雜工程，製備方法簡單；其二，通過設置石墨烯層在發光二極體中形成複數奈米級的微結構的方法，從而省略了蝕刻等複雜工程；其三，由於所述石墨烯層為奈米級，因此形成的微結構為奈米級，從而能夠得到具有較高光取出率的發光二極體；其四，同時，由於省略了蝕刻等工程，從而減小了製備過程中對發光二極體晶格結構的破壞。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡習知本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
10‧‧‧發光二極體
110‧‧‧石墨烯層
120‧‧‧第一半導體層
122‧‧‧凹槽
130‧‧‧活性層
140‧‧‧第二半導體層
150‧‧‧第一電極
160‧‧‧第二電極

Claims (20)

  1. 一種發光二極體，其包括：一有源層，該有源層包括層疊設置的一第一半導體層、一活性層及一第二半導體層，且所述活性層設置於所述第一半導體層與所述第二半導體層之間；一第一電極，該第一電極與所述第二半導體層電連接；及一第二電極，該第二電極與所述第一半導體層電連接；其改良在於，進一步包括一石墨烯層設置於所述第一半導體層或所述第二半導體層的表面或中間，所述石墨烯層為具有複數開口的整體結構，所述第一半導體層或所述第二半導體層具有複數凸起延伸至該複數開口中。
  2. 如請求項1所述的發光二極體，其中，所述石墨烯層設置於所述第一半導體層遠離所述活性層的表面。
  3. 如請求項2所述的發光二極體，其中，所述第一半導體層遠離所述活性層的表面為一圖案化的表面，所述圖案化的表面具有複數凹槽，且所述石墨烯層設置於所述凹槽內。
  4. 如請求項3所述的發光二極體，其中，所述石墨烯層用作第二電極。
  5. 如請求項3所述的發光二極體，其中，所述第二電極設置於所述第一半導體層遠離所述活性層的整個表面，延伸至該複數開口中的複數凸起與所述第二電極接觸。
  6. 如請求項5所述的發光二極體，其中，進一步包括一反光層設置於所述第二電極的表面。
  7. 如請求項1所述的發光二極體，其中，所述石墨烯層設置於所述第一半導 體層靠近所述活性層的表面。
  8. 如請求項7所述的發光二極體，其中，所述第一半導體層靠近所述活性層的表面為一圖案化的表面，所述圖案化的表面具有複數凹槽，且所述石墨烯層設置於所述凹槽內。
  9. 如請求項8所述的發光二極體，其中，所述第一半導體層覆蓋所述石墨烯層設置並滲透石墨烯層的開口與所述有源層接觸。
  10. 如請求項9所述的發光二極體，其中，所述開口的尺寸為10奈米~120微米，所述石墨烯層的佔空比為1：4~4：1。
  11. 如請求項1所述的發光二極體，其中，所述石墨烯層包覆於整個第一半導體層中間。
  12. 如請求項1所述的發光二極體，其中，所述石墨烯層僅包括石墨烯材料。
  13. 如請求項1所述的發光二極體，其中，所述石墨烯層為一由石墨烯粉末或石墨烯薄膜構成的連續的整體結構。
  14. 如請求項1所述的發光二極體，其中，所述石墨烯層的厚度為1奈米~100微米。
  15. 如請求項1所述的發光二極體，其中，所述石墨烯層為一個碳原子厚度。
  16. 如請求項1所述的發光二極體，其中，所述石墨烯層為分散的石墨烯粉末。
  17. 如請求項1所述的發光二極體，其中，所述第一電極設置於所述第二半導體層遠離所述活性層的整個表面，且進一步包括一反光層設置於所述第一電極的表面。
  18. 如請求項1所述的發光二極體，其中，所述複數開口的形狀為圓形、方形、三角形、菱形或矩形。
  19. 如請求項1所述的發光二極體，其中，所述石墨烯層為複數間隔設置的圖形，且相鄰兩個圖形之間形成複數開口。
  20. 如請求項19所述的發光二極體，其中，所述石墨烯層為複數間隔設置的條形石墨烯。
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