des for GaN light-emitting d1des.〃Nanotechnology，2010，21 (17));
[0059]步骤S7:接着用电子束蒸发的方法沉积厚约500nm的Al反射层，之后在样品表面沉积S12钝化层；
[0060]步骤S8:通过光刻腐蚀工艺，在ρ型和η型区域钝化层上开接触孔，通过光刻、电子束蒸发、剥离工艺在接触孔上形成Ti (厚约50nm)/Au(厚约250nm)电极，之后将外延片减薄、抛光，切割劈裂后形成分立的LED芯片。
[0061]进一步，LED芯片上的电极可以通过凸点或焊料与倒装基板上焊盘实现电性连接。
[0062]实施例2参照图2，该GaN基紫外LED芯片的结构由下往上依次为:碳化硅衬底201，外延层包括AlN缓冲层202、n-AlGaN层203、n-AlGaN电子扩展层204、多量子阱层205、P-AlGaN电子阻挡层206、p-GaN层207，以及包覆石墨烯量子点负载Ag纳米粒子层208 (石墨烯量子点负载Ag纳米粒子复合体层208a，中间层208b)、导电反射层209、n型电极210、P型电极211。
[0063]以下详细说明该GaN基紫外LED芯片的制造步骤，其包括:
[0064]步骤S1:将纯化的石墨烯量子点和硝酸银混合溶液经加热回流制得石墨烯量子点负载 Ag 纳米粒子复合体(参考文献〃Synthesis of Silver Nanoparticles Supportedon Graphene Quantum Dots for Oxygen Reduct1n React1n, ^Journal of Electrochemistry, vol.20, pp.353-359, 2014)；
[0065]步骤S2:在碳化硅衬底上，利用MOCVD工艺，依次生长外延层，外延层依次包括厚约2.0 μπι的AlN缓冲层、厚约2.0 μπι的n-AlGaN层、厚约200nm的n-AlGaN电子扩展层、厚约10nm的InGaN/AlGaN多量子阱层、厚约20nm的AlGaN电子阻挡层、厚约0.1 μπι的p-GaN接触层；
[0066]步骤S3:通过光刻和刻蚀工艺从p-GaN层刻蚀至n_AlGaN层，形成n_AlGaN台面，在n-AlGaN台面上制备η型电极；
[0067]步骤S4:取步骤SI制得的石墨稀量子点负载Ag纳米粒子复合体，均勾旋涂在p-GaN层上，石墨稀量子点负载Ag纳米粒子复合体平均粒径约30nm ；
[0068]步骤S5:接着用电子束蒸发的方法沉积Cr (Cr厚度约25?50nm，优选约30nm)中间层，厚约I μπι的Al反射层，在Al反射层上制备P型电极；
[0069]步骤S6:加金属层Ti (厚约50nm) /Au (厚约250nm)，经钝化、开口形成电极，电极可以通过凸点、焊料、导电胶或金属焊线与外部电性连接。
[0070]实施例3参照图1，该GaN基紫外LED芯片的结构由下往上依次为:蓝宝石衬底301，外延层包括AlN缓冲层302、n-AlGaN层303、n-AlGaN电子扩展层304、多量子阱层305、AlGaN电子阻挡层306、p_AlGaN层307，石墨稀薄膜覆盖银纳米线层308 (Ag纳米线层308a，石墨稀薄膜层308b)、导电反射层309、η型电极310、ρ型电极311。
[0071]以下详细说明该GaN基紫外LED芯片的制造步骤，其包括:
[0072]步骤S1:在蓝宝石衬底上，利用MOCVD工艺，依次生长外延层，外延层依次包括厚约2.0 μπι的AlN缓冲层、厚约2.0 μπι的n-AlGaN层、厚约200nm的n-AlGaN电子扩展层、厚约10nm的InGaN/AlGaN多量子阱层、厚约20nm的AlGaN电子阻挡层、厚约0.1 μπι的P-AlGaN接触层；
[0073]步骤S2:通过光刻和刻蚀工艺从p-AlGaN层刻蚀至n_AlGaN层，形成n_AlGaN台面，在n-AlGaN台面上制备η型电极；
[0074]步骤S3:在p-AlGaN层上旋涂Ag纳米线薄膜，Ag纳米线薄膜直径约为20nm、长度约为10?30 μπι ;
[0075]步骤S4:在铜箔上用CVD法制备石墨烯，旋涂PMMA后，然后用FeCl3溶液腐蚀腐蚀铜箔衬底，待腐蚀彻底后，用去离子水将腐蚀形成PMMA/石墨烯薄膜清洗干净，再将PMMA/石墨稀薄膜转移至含Ag纳米线的p-AlGaN层上；
[0076]步骤S5:用热丙酮溶液除去ΡΜΜΑ，然后进行清洗，再通过光刻和氧等离子体刻蚀实现石墨烯薄膜的图形化
[0077]步骤S6:再用电子束蒸发的方法沉积厚约1.5 μ m的Al反射层，在Al反射层上制备P型电极；
[0078]步骤S7:加金属层Ti (厚约50nm) /Au (厚约200nm)，经钝化、开口形成电极，电极可以通过凸点、焊料、导电胶或金属焊线与外部电性连接。
[0079]实施例4参照图4，该GaN基紫外LED芯片的结构包括:n_GaN401、量子阱层402、p-GaN层403、石墨稀薄膜覆盖Ag纳米点层404 (Ag纳米点层404a，石墨稀薄膜层404b)、导电反射层405、ρ型电极406、金属键合层407、金属基板408、η型电极409。
[0080]以下详细说明该GaN基紫外LED芯片的制造步骤，其包括:
[0081]步骤S1:在蓝宝石衬底上用MOCVD工艺依次生长厚约2.0 μ m的GaN缓冲层、厚约2.0 μ m的n-GaN层、厚约10nm的InGaN/AlGaN多量子阱层、厚约0.1 μ m的p-GaN层；
[0082]步骤S2:在p-GaN层上用电子束蒸发的方法沉积薄层Ag (Ag厚度约Inm?200nm，优选约40nm)，在N2气氛中300?500°C (优选约400°C )条件下退火约Imin形成Ag纳米点，平均粒径大小约为300nm ；
[0083]步骤S3:在铜箔上用CVD法制备石墨烯，旋涂PMMA后，然后用FeCl3溶液腐蚀铜箔衬底腐蚀铜箔衬底，待腐蚀彻底后，用去离子水将腐蚀形成PMMA/石墨烯薄膜清洗干净，再将PMMA/石墨稀薄膜转移至含Ag纳米点的p-GaN层上；
[0084]步骤S4:用热丙酮溶液除去PMMA后，然后进行清洗，再通过光刻和氧等离子体刻蚀实现石墨烯薄膜图形化，去除单元芯片之间的石墨烯；
[0085]步骤S5:再用电子束蒸发的方法沉积厚约2.5 μ m的Al反射层；
[0086]步骤S6:在Al反射层表面进一步沉积Ti (厚约50nm) /Au (厚约200nm)金属层，光刻、腐蚀，形成每个芯片的P电极，再蒸镀金属Au/Sn，进一步光刻、腐蚀，形成每个芯片的键合层；
[0087]步骤S7:沉积S12,并光刻腐蚀去除芯片间区域，以此作为保护层刻蚀InGaN/AlGaN材料到蓝宝石，形成芯片之间的隔离槽，然后腐蚀去除表面S12;
[0088]步骤S8:以键合层为接触面与Cu/W合金基板实现大面积的晶片键合；
[0089]步骤S9:利用KrF准分子激光从蓝宝石衬底一侧对每个芯片进行逐个扫描剥离蓝宝石衬底；
[0090]步骤SlO:利用等离子体刻蚀除去GaN缓冲层，对n_GaN进行表面粗化，通过光刻、电子束蒸发、剥离方法在n-GaN层表面制备Ti (50nm) /Al (250nm)欧姆接触电极，划片后得到具有金属支撑垂直结构的LED芯片。
[0091 ] 在前述实施例1-4中，导电反射层面的电阻均小于0.1 Ω /sq，并且石墨烯-Ag纳米复合层与导电反射层组成的反射结构对于375nm光反射率平均约84%，而对于280nm光反射率平均约80%。另外经测试发现，实施例1-4所形成的LED芯片还均具有外部量子效率高、出光效率高、开启电压低、散热性好、可靠性高等优点。
[0092] 应当理解，本实用新型并不局限于上述实施方式，如果对本实用新型的各种改动或变形不脱离本实用新型的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本实用新型的权利要求和等同技术范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变形。
【主权项】
1.一种紫外半导体发光器件，包括主要由η型层、量子阱层和P型层组成的外延结构层以及P型、η型电极，其特征在于所述P型层上还依次设有石墨烯-Ag纳米复合层和导电反射层，所述石墨烯-Ag纳米复合层与P型层形成欧姆接触。2.根据权利要求1所述的紫外半导体发光器件，其特征在于所述石墨烯-Ag纳米复合层包括: 形成于P型层上的Ag纳米材料层，以及，覆盖在所述Ag纳米材料层上的石墨烯薄膜，所述Ag纳米材料层包含Ag纳米点和/或Ag纳米线； 或者，石墨稀量子点负载Ag纳米粒子复合体层。3.根据权利要求2所述的紫外半导体发光器件，其特征在于所述Ag纳米点的粒径为1nm?I μ m，所述Ag纳米线的直径为5?lOOnm、长度为5?100 μ m，所述石墨稀量子点负载Ag纳米粒子复合体层中的石墨稀量子点负载Ag纳米粒子复合体的粒径为5?lOOnm。4.根据权利要求2或3所述的紫外半导体发光器件，其特征在于所述Ag纳米材料层与石墨烯薄膜之间还形成有中间层， 或者，所述石墨烯-Ag纳米复合层上依次形成有中间层和导电反射层。5.根据权利要求1所述的紫外半导体发光器件，其特征在于所述导电反射层厚度为0.1?3 μ m，并且所述导电反射层包括Al层。6.根据权利要求4所述的紫外半导体发光器件，其特征在于所述中间层包括Cr层。7.根据权利要求1所述的紫外半导体发光器件，其特征在于所述P型层包括P-AlGaN层。8.根据权利要求1所述的紫外半导体发光器件，其特征在于所述半导体发光器件为倒装结构或垂直结构。9.根据权利要求1-3、6-8中任一项所述的紫外半导体发光器件，其特征在于所述半导体发光器件为GaN基LED芯片。
【专利摘要】本实用新型公开了一种紫外半导体发光器件，其包括主要由n型层、量子阱层和p型层组成的外延结构层以及p型、n型电极，所述p型层上还依次设有石墨烯-Ag纳米复合层和导电反射层，所述石墨烯-Ag纳米复合层与p型层形成欧姆接触。进一步的，所述石墨烯-Ag纳米复合层包括：形成于p型层上的Ag纳米材料层，所述Ag纳米材料层包含Ag纳米点和/或Ag纳米线以及覆盖在所述Ag纳米材料层上的石墨烯薄膜；或者，石墨烯量子点负载Ag纳米粒子复合体层。本实用新型的半导体发光器件具有外部量子效率高、出光效率高、开启电压低、散热性好、稳定性高等优点，且制备工艺简单可控，成本低廉，适于工业化生产。
【IPC分类】H01L33/40, H01L33/00
【公开号】CN204857768
【申请号】CN201520278901
【发明人】周玉刚, 余显正, 张 荣
【申请人】南京大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年4月30日