[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

说明书

本发明公开了一种高出光率、高可靠性的紫外半导体发光二极管，包括一LED芯片，所述LED芯片中在p型层上依次设有石墨烯透明导电层、金属导电层和导电反射层，石墨烯透明导电层特征在于其由多次转移的石墨烯堆叠而成，所述石墨烯透明导电层以及金属导电层与p型层之间形成欧姆接触。所述多次转移的石墨烯透明导电层由单层或多层石墨烯多次转移而成，所述金属导电层形成于石墨烯层之上或者于多层石墨烯之间。本发明通过多次转移堆叠石墨烯，降低了面电阻，提高发光效率；本发明的金属导电层形成工艺，在氮气、氧气混合气氛中400℃条件下退火2min使接触电阻率降至4.3*10^‑4Ω·cm^‑2，同时使得Al反射层在450nm时反射率维持在90％。

技术领域

本发明属于光电子技术领域，涉及一种紫外半导体发光器件及其制造方法。

背景技术

紫外发光二极管具有体积小、寿命长、效率高、环保、节能的潜在优势，在工业固化、消毒、水净化、医疗和生物化学、高密度光学记录等方面取代现有汞灯、气体激光器等紫外光源，有着重要的应用前景和广阔的市场需求。发光二极管器件分为正装、倒装和垂直结构。

倒装与垂直结构可以通过加入金属导电反射层具有以下优点：将金属导电反射层作为电流扩展层，使电流从电极向有源区扩散的更均匀；同时将热直接传导到热导率较高的基板，再通过散热器散热，其热阻比正装结构小得多，因此更有潜力和应用价值。

倒装和垂直结构的紫外LED需采用高反射的p型欧姆接触金属层，从而提高器件光效。在可见光波段常用的高反射欧姆接触金属如Ag等在紫外波段的反射率都大幅降低，主要金属中仅Al在紫外波段仍有较高的反射率。然而，Al与p-GaN或p-AlGaN不能形成欧姆接触。利用Al作为高反射层的办法是将Al覆盖在透明导电的p-GaN或p-AlGaN欧姆接触上，这种技术中，需要有有效的阻挡Al向透明导电欧姆接触层的扩散导致的欧姆接触被破坏。专利CN104810455A采用石墨烯-Ag复合结构的透明导电欧姆接触层，其中，石墨烯具有阻挡作用，可以进而提升其可靠性，但是其存在如下问题：首先石墨烯存在多畴结构，畴之间存在空隙，Al会穿过空隙并迁移，尤其是在100℃以上时会快速退化致其扩散，破坏p欧姆接触，对器件可靠性造成很大影响；同时Al和石墨烯粘附较差，容易剥落，目前没有技术能解决Al与石墨烯的粘附问题，从而极大地限制了倒装器件的制备。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明的主要目的是要提供一种具有高透射率、低面电阻、高反射、良好p型欧姆接触的紫外发光二极管。本发明的另外一个目的是要提供一种制作该紫外发光二极管的方法。

为实现本发明提供高出光率、高可靠性的紫外发光二极管的目的，本发明采用的技术方案为：

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，所述欧姆接触层部分覆盖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；

优选的，所述欧姆接触层包含Ag，或者Au，或者Ni，或者上述金属的合金结构或多层结构；

优选的，所述构成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，该金属层覆盖比率低于10％；优选的，所述插入金属导层为平铺的Ag或Au的纳米点或者纳米线；进一步优选的，所述金属插入层中所述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；

优选的，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，导电反射层材料优选Al。

为实现本发明的另外一个目的，本发明采用的技术方案为：

高出光率、高可靠性的紫外发光二极管器件的制造方法，包括如下步骤：