[发明专利]一种高出光率、高可靠性的紫外发光二极管及其制造方法

权利要求书

1.一种高出光率、高可靠性的紫外发光二极管器件，包括主要由n型层、量子阱层和p型层组成的外延结构层，在p型层上依次设有p接触层、石墨烯透光层和导电反射层，其特征在于所述p接触层部分覆盖p型层表面，覆盖比小于30％，所述石墨烯透光层由多次转移的石墨烯堆叠而成，所述p接触层与p型层之间、p接触层与石墨烯透光层之间都为欧姆接触；所述石墨烯透光层的至少两层石墨烯之间还包含部分覆盖的插入金属层，该插入金属层覆盖比率低于10％，多层石墨烯之间以及石墨烯与导电反射层之间形成有插入金属层，所述插入金属层为平铺的Ag或Au纳米点或者Ag或Au纳米线，所述插入金属层中所述Ag或Au纳米点的粒径为10nm～1μm，Ag或Au纳米线的直径为5～100nm、长度为5～100μm。

2.根据权利要求1所述的高出光率、高可靠性的紫外发光二极管器件，其特征在于所述p接触层包含Ag，或者Au，或者Ni，或者上述金属的合金结构或多层结构。

3.根据权利要求1所述的一种高出光率、高可靠性的紫外发光二极管器件，其特征在于所述导电反射层厚度为0.1～3μm，并且所述导电反射层具有高的导电性和反射率，导电反射层材料选自Al。

4.如权利要求1-3中任一项所述高出光率、高可靠性的紫外发光二极管器件的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1、在衬底上生长外延结构层，外延结构层依次包括p型层、n型层和量子阱层；

步骤S2、对于所述外延结构层进行刻蚀加工，形成n接触孔；

步骤S3、在p型层上通过蒸发或溅射，以及退火形成p接触层；

步骤S4、在p接触层上通过多次转移石墨烯堆叠形成石墨烯透光层；

其中，所述步骤S4包含如下步骤：

S4a、转移单层或多层石墨烯至p接触层之上；

S4b、在转移石墨烯上还有插入金属层，插入金属层为1-2nm的Ni、Au或Ti，或者上述金属的合金结构或多层结构；

S4c、重复S4a～S4b或S4a，达到所需转移层数；

此外，步骤S4b的插入金属层的后续工艺还包括氮气气氛下快速退火；

步骤S5、在石墨烯透光层上通过蒸发高反射金属导电反射层，所述导电反射层为150nm以上的铝；

步骤S6、在n接触孔上制备n区欧姆接触层；

步骤S7、在p区高反射金属导电反射层和n区欧姆接触层上分别形成p、n电极。

5.根据权利要求4所述的一种高出光率、高可靠性的紫外发光二极管器件的制造方法，其特征在于：步骤S3中所述p接触层为1～5nm的Ag、Au、Ni单层，或上述金属多层结构在氮气或氮气与氧气混合气氛中快速退火而成，退火后金属聚集，覆盖率降低至30％以下。

6.根据权利要求4所述的一种高出光率、高可靠性的紫外发光二极管器件的制造方法，其特征在于：

步骤S3由以下步骤组成：

步骤S3a、蒸发或溅射3～100nm的Ag、Au、Ni、ITO单层或多层，通过光刻与腐蚀或剥离工艺形成圆形或多边形金属点阵列，金属点直径或对角长度为2～10μm，相邻金属点中心距离为金属点直径或对角长度的两倍或以上；

步骤S3b、在氮气或氮气与氧气混合气氛中快速退火。