[发明专利]一种深紫外LEDs制备方法及深紫外LEDs

说明书

本发明提供的深紫外LEDs制备方法，以过原位生长的图案化石墨烯作为深紫外LEDs的p接触层，同时利用原位掺杂方法调控石墨烯的能级，替代传统的紫外光吸收p‑GaN接触层材料，进而提高深紫外LEDs的光取出效率，本发明提供的深紫外LEDs制备方法为制备高功率、顶出射的深紫外LEDs提供了一种简便、可行的新方案。另外，本发明还提供了一种由上述制备方法制备得到的深紫外LEDs。

技术领域

本发明属于新材料技术领域，具体涉及一种深紫外LEDs制备方法及深紫外LEDs。

背景技术

发光波长位于265-280nm的深紫外光对于常见的细菌和病毒具有高效的杀灭效率，对于公共场所日常消杀、应对新冠疫情和生化武器威胁具有十分重要的意义。目前，深紫外的光源仍主要以低压/高压汞灯管为主，但根据世界联合签署的《水俣公约》约定，自2020年起全面禁止生产和销售含汞的深紫外光源相关产品。因此，迫切需要开发新一代的环保、高效深紫外光源器件。基于AlGaN材料的深紫外LEDs具有无污染、便携和长寿命等一系列优势，有望替代传统的汞灯光源用于实现深紫外消杀等相关产品的应用。

目前，制约AlGaN基深紫外LEDs实用化的难点在于其较低的外量子效率和输出功率。其中，AlGaN材料较低的p型掺杂效率使得器件的自由空穴密度较低，进而形成较高的欧姆接触电阻并降低空穴载流子的注入效率。基于GaN材料较高的p型掺杂浓度，相关研究提出采用p-GaN作为深紫外LEDs的p接触层。尽管高空穴浓度的p-GaN能够提高空穴载流子的注入效率，但其本身对于深紫外波段的光吸收将不可避免的降低深紫外LEDs的光取出效率。因此，开发新型的透明、导电p接触层对于实现高效率深紫外LEDs具有深层次意义。

石墨烯在深紫外波段具有极高的光学透明度，同时其能级可以通过掺杂的方式进行调控，因而石墨烯材料有望作为深紫外LEDs的p接触层。然而，传统的石墨烯生长工艺通常是基于催化Cu金属衬底上的化学气相沉积法，需要复杂的转移过程。同时，深紫外LEDs的器件制备工艺要求p接触层的图案化以及能级的调控。显而易见地，目前主流的化学气相沉积法并不适用于制备深紫外LEDs的石墨烯p接触层。

发明内容

鉴于此，有必要针对现有技术存在的缺陷提供一种原位生长图案化、掺杂可控的石墨烯材料以实现高效率的深紫外LEDs，提供相关的深紫外LEDs制备方法。

为解决上述问题，本发明采用下述技术方案：

本发明提供了一种深紫外LEDs制备方法，包括下述步骤：

在衬底上外延生长深紫外LEDs外延片；

将光敏聚合物材料旋涂在所述深紫外LEDs外延片的表面以形成均匀连续薄膜；

在所述薄膜上光刻微图案化的图形；

在所述微图案化的图形上沉积Ni催化金属薄膜，得到深紫外LEDs外延片/微图案化光敏聚合物/Ni催化金属薄膜复合结构；

将所述深紫外LEDs外延片/微图案化光敏聚合物/Ni催化金属薄膜复合结构在惰性气氛下高温退火，形成原位生长的微图案化掺杂石墨烯；

在所述微图案化掺杂石墨烯位置制备台面结构，所述台面结构的上下分别为原位生长的石墨烯和n-AlGaN，分别在所述石墨烯和所述n-AlGaN表面制备图案化的金属接触电极，并使所述金属接触电极与深紫外LEDs外延片之间形成欧姆接触。

在其中一些实施例中，在衬底上外延生长深紫外LEDs外延片的步骤中，包括：