[发明专利]一种氮化物LED的制备与无损界面分离方法

权利要求书

1.一种氮化物LED的制备与无损界面分离方法，其特征在于，所述氮化物LED的制备与无损界面分离方法包括以下步骤：

1) 制备二维原子晶体模板：

a) 提供透明衬底，在透明衬底的背面开设圆环形的边缘分割槽，在透明衬底的正面形成二维原子晶体层，二维原子晶体层能够在氮化物外延温度区间稳定存在，二维原子晶体层的层与层之间采用纯范德华力连接，为层状结构；

b) 采用电子束曝光与电子束蒸发技术在二维原子晶体层的表面形成亚微米图形掩膜，亚微米图形掩膜上具有多个二维周期性排列的圆形通孔，圆形通孔的深度与亚微米图形掩膜的厚度一致；

c) 采用原子辐照技术，改性二维原子晶体层：

利用等离子体源发射出辐照原子轰击具有亚微米图形掩膜的二维原子晶体层，改性亚微米图形掩膜的圆形通孔下方的二维原子晶体层相应的区域，得到辐照区，辐照区的层与层之间为范德华力与共价键混合的形式连接，共价键由辐照原子参与形成，辐照区从层状结构改性为框架结构；其他二维原子晶体层区域没有被辐照原子轰击，称为非辐照区，依旧保持层与层之间为范德华力连接的层状结构，形成二维原子晶体模板，二维原子晶体模板包括透明衬底和改性后的二维原子晶体层，改性后的二维原子晶体层的辐照区具有框架结构；

2) 制备氮化物LED结构：

a) 控制温度和束流中III族源与氨气的流量比，在二维原子晶体模板上沉积p型氮化物，在二维原子晶体模板的二维原子晶体层的辐照区上形成p型氮化物微米柱阵列；

b) 改变沉积条件，与步骤2）的a）相比，温度变低且束流中III族源与氨气的流量比变大，在p型氮化物微米柱阵列上继续沉积p型氮化物，在p型氮化物微米柱阵列形成一整片层状结构的p型合拢层，p型合拢层覆盖整个二维原子晶体模板的上表面；

c) 在p型合拢层上方沉积多量子阱；

d) 在多量子阱上方沉积n型层，p型氮化物微米柱阵列、p型合拢层、多量子阱和n型层构成氮化物LED结构；

3) 设置支撑基板：

a) 在氮化物LED结构的n型层上从下至上依次形成反射薄层、键合层和连接层，反射薄层、键合层和连接层构成金属功能层；反射薄层用于反射可见光激光定向烧蚀时的可见光激光，反射薄层采用Al，厚度为2~5 nm；键合层采用的金属的熔点高于连接层采用的金属的熔点，并且键合层采用易吸收氮气或氮原子的金属，用于高温环境下将金属功能层从金属改性为导电的n型化合物；连接层用于在加热后熔化并在降至室温后固化，在不形成化合物半导体结构的前提下实现上下两层的固化连接；

b) 提供与透明衬底相同横向尺寸的支撑基板，将支撑基板放置于连接层上，熔化并固化连接层，使得支撑基板固定在连接层上，形成复合结构，复合结构包括支撑基板、金属功能层、氮化物LED结构和二维原子晶体模板；

4) 分离氮化物LED结构：

a) 采用紫外激光烧蚀技术沿着透明衬底背面圆环形的边缘分割槽切除边缘分割槽外侧区域，切割从透明基板直至支撑基板，只保留边缘分割槽内侧相对应区域，以防止边缘粘连；

b)采用可见光激光定向烧蚀技术，从透明衬底背面入射可见光激光，破坏二维原子晶体层的辐照区，透明衬底与氮化物LED结构、金属功能层和支撑基板的整体结构无损伤分离，得到可重复使用的透明衬底以及从透明衬底上分离出来的氮化物LED结构、金属功能层和支撑基板的整体结构。

2.如权利要求1所述的氮化物LED的制备与无损界面分离方法，其特征在于，在步骤1）的a）中，透明衬底为双面抛光的蓝宝石、氧化镓或者金刚石，直径为50 mm~300 mm，厚度为0.3 mm~3 mm，可见光吸收率小于1%；采用紫外激光烧蚀技术在透明衬底背面形成边缘分割槽，边缘分割槽的深度为透明衬底厚度的1/3~2/3，宽度为0.05 mm~0.2 mm，边缘分割槽的外边缘距离透明衬底的边缘3~5 mm；采用沉积或转移方法在透明衬底的正面形成二维原子晶体层，二维原子晶体层采用单晶石墨烯或单晶氮化硼，能够在600 ℃~1050 ℃的氮化物外延温度区间稳定存在，厚度为1 nm~10 nm。