一种发光二极管及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于半导体领域，尤其涉及一种发光二极管及其制作方法。
【背景技术】
[0002]目前LED发光效率的主要限制在于其工作电压和出光效率，氧化铟锡(IndiumTinOxid，ΙΤ0)作为主要的透明导电材料被广泛用于LED的芯片制造。但ITO中铟的价格比较昂贵，易于扩散进入半导体且抗酸腐蚀能力较差，因此人们希望获得电学和光学性质优异且成本较低的透明导电材料取代ITO。
[0003]石墨烯是由碳六元环组成的具有开口的蜂窝状结构，即六个碳原子通过化学键相连接组成六元环碳骨架，骨架内即形成开口。石墨烯具有高透光率、高散热性和高载流子迀移率等优异的物理性质。单层石墨烯的透光率在97%以上，其电子迀移率理论上可以达到1.5 X 15 cm2 / V s。石墨稀已经能够被大面积的制备并能够方便的转移到任意衬底上，这大大的促进了石墨烯作为透明导电层的应用。
[0004]然而，目前石墨烯取代ITO作为透明导电层用于LED制造的主要困难在于石墨烯具有较高的方块电阻，使得采用单一石墨烯作为透明导电层制备的LED具有较大的工作电压、较低的电流扩展能力以及较低的出光效率，导致其无法完全取代ITO在LED制备上的优势。
【发明内容】
[0005]针对直接使用石墨烯作为透明导电层的LED工作电压高，电流扩展不均的现象，本发明通过在石墨烯层上溅射ITO等形成由石墨烯和ITO层等组成的透明导电层，并通过退火方式使ITO层等的下表面向蜂窝状结构的石墨烯层的开口内延伸至P型层形成多个突起，突起分别与石墨烯层以及P型层的上表面接触形成共晶结构，用于降低透明导电层与所述P型层的接触电阻，提高透明导电层的电流扩展能力。
[0006]具体技术方案如下:一种发光二极管，至少包括一衬底、依次沉积于所述衬底上的N型层、发光层、P型层、透明导电层、以及P电极和N电极，其特征在于:所述透明导电层包括一石墨烯层以及位于所述石墨烯层之上的金属氧化物层，所述石墨烯层为具有开口的蜂窝状结构，所述金属氧化物层的下表面向所述蜂窝状结构的石墨烯层的开口内延伸至所述P型层形成多个突起，所述突起与所述石墨烯层以及P型层的上表面接触形成共晶结构。
[0007]优选的，所述蜂窝状结构的石墨烯层的开口内被所述突起完全填充。
[0008]优选的，所述石墨烯层使所述P型层上表面产生纳米级粗化，提高所述发光二极管的出光效率。
[0009]优选的，所述N型层和P型层的材料为氮化镓、砷化镓、磷化镓中的一种。
[0010]优选的，所述透明导电层的厚度为50?600埃。
[0011]优选的，所述金属氧化物层的材料为ITO、IZO、GZO中的一种。
[0012]为制作上述的发光二极管，本发明还提供了一种制作方法，具体步骤如下:S1、提供一衬底;S2、于所述衬底上依次沉积N型层、发光层和P型层；S3、于所述P型层上表面制备石墨烯层，所述石墨烯层为具有开口的蜂窝状结构;S4、于所述石墨烯层表面沉积金属氧化物层，形成由所述石墨烯层及位于所述石墨烯层之上的金属氧化物层组成的透明导电层；
S5、退火处理，使所述金属氧化物层的下表面向所述蜂窝状结构的石墨烯层的开口内延伸至所述P型层形成多个突起，所述突起与所述石墨烯层以及P型层的上表面接触形成共晶结构；S6、刻蚀所述透明导电层至所述N型层形成N型平台；S7、分别于所述透明导电层和N型平台制备P电极和N电极。
[0013]优选的，所述退火处理在N2氛围中进行，压强为低压或常压，所述低压的压强范围为0.0I?0.I torr，退火温度为500?600 °C，时间为4?20min。
[OOM]优选的，所述透明导电层的厚度为50?600埃。
[0015]优选的，所述金属氧化物层的材料为ITO、IZO、GZO中的一种。
[0016]优选的，所述石墨烯层采用湿法转移法制作，所述金属氧化物层采用溅射法沉积。
[0017]本发明至少具有以下有益效果:
本发明中的透明导电层由石墨烯层以及位于石墨烯层之上的ITO等材料的金属氧化物层组成，并通过退火处理使ITO层等下表面向蜂窝状结构的石墨烯层的开口内延伸至P型层形成多个突起，突起与石墨烯层以及P型层的上表面接触形成共晶结构，相较于现有技术中的单一石墨烯或ITO材料的透明导电层而言，该共晶结构可降低透明导电层与P型层的接触电阻，同时利用石墨烯层的高电子迀移特性，提高了透明导电层的电流扩展能力，使电流分布更均匀。
【附图说明】
[0018]图1为本发明之发光二极管之结构示意图。
[0019]图2为蜂窝状结构的石墨烯层的俯视结构示意图。
[0020]图3为本发明之金属氧化物层、石墨烯层和P型层之结构示意图。
[0021 ]图4为本发明之发光二极管之制作方法流程图。
[0022]附图标注:10.衬底;20.N型层;30.发光层;40.P型层；50.透明导电层;51.石墨稀层;511.开口；512.碳骨架;52.金属氧化物层;53.突起;60.P电极;70.N电极。
【具体实施方式】
[0023]在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0024]实施例1
参看附图1，本发明提供一种发光二极管，至少包括一衬底10、依次沉积于衬底10上的N型层20、发光层30、P型层40、透明导电层50、以及P电极60和N电极70，其中透明导电层50包括石墨烯层51以及位于其上的金属氧化物层52，金属氧化物层52的材料为IT0、IZ0、GZ0中的一种，本实施例中优选ΙΤ0，即金属氧化物层52为ITO层52。衬底10为蓝宝石平片衬底、图形化蓝宝石衬底、硅衬底、碳化硅衬底、氮化镓衬底等中的任意一种。根据实际生产需要，P型层40的材料可选用P型氮化镓、砷化镓或磷化镓中的一种，相应地N型层20的材料为N型氮化镓、砷化镓或磷化镓中的一种，以生产不同发光波段的发光二极管。
[0025]参看附图2，石墨烯层51为具有开口511的蜂窝状结构。蜂窝状结构由碳原子通过化学键连接形成的六元环碳骨架512拼接而成，由于石墨烯的蜂窝结构特点，当石墨烯直接平铺于P型层40上表面时，石墨烯在水平方向上的电流