本實用新型涉及氮化鎵基光電器件的制備技術(shù)，尤其涉及一種具有石墨烯層的氮化鎵基光電器件的外延結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的氮化鎵基二極管大多使用藍寶石為基板，但因藍寶石基板不導電，使得制作二極管組件的電極在同一側(cè)，此種組件設(shè)計因二個極性的導電率差異過大，如圖1所示，P電極1a對應(yīng)的P型半導體端電流主要由ITO導電層1b擴散，而N電極1c對應(yīng)的N型半導體端電流主要是以N型氮化鎵層1d的半導體擴散，這種二極管組件極易出現(xiàn)電流堵塞的問題，這將導致二極管組件工作效率變差。

石墨烯是由一層或多層所構(gòu)成的二維材料，它具有高透光性(＞97％)和低電阻率(～10^-6Ωcm)的特性，在氮化鎵基二極管組件的應(yīng)用上，常取代ITO作為P型半導體端的透明導電層，如何將石墨烯置于N型半導體端，提高N型半導體端的橫向電流擴散，解決傳統(tǒng)氮化鎵基二極管組件中在N型氮化鎵層的電流阻堵塞問題，是目前普遍存在的一個技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)不足，本實用新型的目的在于改善氮化鎵基光電器件的外延結(jié)構(gòu)而提升N型半導體端的橫向電流擴散能力，從而解決氮化鎵基二極管組件中N型氮化鎵層的電流阻堵塞問題，提供一種具有石墨烯層的氮化鎵基光電器件外延結(jié)構(gòu)。

為了實現(xiàn)上述實用新型目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是：

一種具有石墨烯層的氮化鎵基光電器件外延結(jié)構(gòu)，包括襯底，所述襯底自下至上依次層狀疊加的設(shè)置氮化物緩沖層、非故意摻雜氮化鎵層和第一N型氮化鎵層；再在第一N型氮化鎵層的基礎(chǔ)上，在第一N型氮化鎵層一側(cè)表面上再次自下至上依次層狀疊加的設(shè)置有源層、P型氮化鎵層、ITO導電層和P電極；在第一N型氮化鎵層另一側(cè)表面上設(shè)置與P電極絕緣的N電極；所述非故意摻雜氮化鎵層與第一N型氮化鎵層之間還設(shè)有便于電子橫向傳導的石墨烯層。

優(yōu)選地，所述石墨烯層與所述非故意摻雜氮化鎵層之間還設(shè)有便于電子在下層橫向傳導的第二N型氮化鎵層。

優(yōu)選地，所述襯底為藍寶石基板。

優(yōu)選地，所述藍寶石基板為圖樣化基板。

優(yōu)選地，所述石墨烯層厚度為0.3～10奈米。

本實用新型的有益效果是：

本實用新型主要應(yīng)用于氮化鎵基二極管的制備，將石墨烯置于N型半導體端，加大N型半導體端的橫向電流擴散，解決現(xiàn)有氮化鎵基二極管組件中在N型氮化鎵層的電流阻堵塞問題。

其氮化鎵基二極管結(jié)構(gòu)由下至上包括藍寶石基板、氮化物緩沖層、非故意摻雜氮化鎵層、N型氮化鎵層、有源層和P型氮化鎵層，且另有一石墨烯層置于非故意摻雜氮化鎵層和N型氮化鎵層之間或是N型氮化鎵層之中；與現(xiàn)有氮化鎵基二極管結(jié)構(gòu)相比，加入石墨烯層有助于電子在N型氮化鎵中的橫向傳導，可改善傳統(tǒng)氮化鎵基二極管在N型氮化鎵層的電流阻堵塞(current blocking)問題；且和傳統(tǒng)將石墨烯層置于藍寶石基板上的方式相比，更適合用于和現(xiàn)今大量采用的圖樣化基板技術(shù)相匹配，由于圖樣化基板的圖樣高低起伏在1微米以上，而石墨烯層的厚度不過在數(shù)奈米，傳統(tǒng)將石墨烯層置于基板上的方式在使用圖樣化基板時將遇到很大的挑戰(zhàn)，該外延結(jié)構(gòu)將石墨烯層置于表面平坦的非故意摻雜氮化鎵層之上或是N型氮化鎵層之中，故十分容易和現(xiàn)今大量采用的圖樣化基板技術(shù)相匹配。

【附圖說明】

圖1是現(xiàn)有氮化鎵基二極管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型實施例一氮化鎵基二極管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實用新型實施例二氮化鎵基二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】

為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式做詳細的說明。

但是本實用新型能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實用新型內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本實用新型不受下面公開的具體實施的限制。其次，本實用新型利用示意圖進行詳細描述，在詳述本實用新型實施例時，為便于說明，表示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是實例，其在此不應(yīng)限制本實用新型保護的范圍。

實施例一

一種具有石墨烯層的氮化鎵基光電器件外延結(jié)構(gòu)，主要應(yīng)用于氮化鎵基二極管的制備，如圖2所示，包括襯底1，該襯底1為藍寶石基板，且藍寶石基板為圖樣化基板；所述襯底1自下至上依次層狀疊加的設(shè)置氮化物緩沖層2、非故意摻雜氮化鎵層3和第一N型氮化鎵層4；再在第一N型氮化鎵層4的基礎(chǔ)上，在第一N型氮化鎵層4一側(cè)表面上再次自下至上依次層狀疊加的設(shè)置有源層5、P型氮化鎵層6、ITO導電層7和P電極8；在第一N型氮化鎵層4另一側(cè)表面上設(shè)置與P電極8絕緣的N電極9；該非故意摻雜氮化鎵層3與第一N型氮化鎵層4之間還設(shè)有便于電子橫向傳導的石墨烯層10，該石墨烯層10厚度為0.3～10奈米。

該實施例的具有石墨烯層的氮化鎵基光電器件外延結(jié)構(gòu)的制備方法，主要應(yīng)用于氮化鎵基二極管的制備，如圖2所示，包括以下步驟：

步驟一，將藍寶石基板1置入外延層成長腔體中，通過金屬有機化合物化學氣相沉淀方法，在藍寶石基板1的上表面上生長外延層，所述外延層生長過程依次為：在藍寶石基板1表面生長氮化物緩沖層2和非故意摻雜氮化鎵層3；

步驟二，降溫到低于80攝氏度，取出外延片，將采用銅薄片化學氣相沉積生長的石墨烯層10，表面上涂布聚合物作為支撐層，再將此支撐層置于外延層上，然后先使用化學溶劑腐蝕掉銅薄片，再使用有機溶劑去除聚合物層，如此便將聚合物上的石墨烯層10轉(zhuǎn)移至外延層上；

步驟三，將外延片再次置于外延層成長腔體中，完成后續(xù)第一N型氮化鎵層4、有源層5和P型氮化鎵層6的成長；

步驟四，將完成外延結(jié)構(gòu)成長的氮化鎵基二極管外延片完成芯片制程。

該實例中，將石墨烯層置于非故意摻雜氮化鎵層3和第一N型氮化鎵層4之間，與現(xiàn)有氮化鎵基二極管結(jié)構(gòu)相比，加入石墨烯層4有助于電子的橫向傳導，可改善傳統(tǒng)氮化鎵基二極管在N型氮化鎵層的電流阻堵塞(current blocking)問題；且和傳統(tǒng)將石墨烯層置于藍寶石基板上的方式相比，更適合用于和現(xiàn)今大量采用的圖樣化基板技術(shù)相匹配，由于圖樣化基板的圖樣高低起伏在1微米以上，而石墨烯層的厚度不過在數(shù)奈米，傳統(tǒng)將石墨烯層置于基板上的方式在使用圖樣化基板時將遇到很大的挑戰(zhàn)，該外延結(jié)構(gòu)將石墨烯層置于表面平坦的非故意摻雜氮化鎵層之上，故十分容易和現(xiàn)今大量采用的圖樣化基板技術(shù)相匹配。

實施例二

如圖3所示，本實施例與實施例一的不同之處在于，在石墨烯層10與非故意摻雜氮化鎵層3之間還設(shè)有便于電子在下層橫向傳導的第二N型氮化鎵層11，即將石墨烯層10置于上下兩層的第一N型氮化鎵層4和第二N型氮化鎵層11之中，加入的石墨烯層4更有助于電子的橫向傳導。

該實施例的具有石墨烯層的氮化鎵基光電器件的外延結(jié)構(gòu)的制備方法，主要應(yīng)用于氮化鎵基二極管的制備，如圖3所示，包括以下步驟：

步驟一，將藍寶石基板1置入外延層成長腔體中，通過金屬有機化合物化學氣相沉淀方法，在藍寶石基板1的上表面上生長外延層，所述外延層生長過程依次為：在藍寶石基板1表面生長氮化物緩沖層2、非故意摻雜氮化鎵層3和第二N型氮化鎵層11；

步驟二，降溫到低于80攝氏度，取出外延片，將采用銅薄片化學氣相沉積生長的石墨烯層4，表面上涂布聚合物作為支撐層，再將此支撐層置于外延層上，然后先使用化學溶劑腐蝕掉銅薄片，再使用有機溶劑去除聚合物層，如此便將聚合物上的石墨烯層4轉(zhuǎn)移至外延層上；

步驟三，將外延片再次置于外延層成長腔體中，完成后續(xù)第一N型氮化鎵層4、有源層5和P型氮化鎵層6的成長；

步驟四，將完成外延結(jié)構(gòu)成長的氮化鎵基二極管外延片完成芯片制程。

該實施例中，石墨烯層4置于上下兩層的第一N型氮化鎵層4和第二N型氮化鎵層11之中，加入的石墨烯層4更有助于電子的橫向傳導，更加有效改善傳統(tǒng)氮化鎵基二極管在N型氮化鎵層的電流阻堵塞(current blocking)問題，更適合用于和現(xiàn)今大量采用的圖樣化基板技術(shù)相匹配。

以上所述實施例只是為本實用新型的較佳實施例，并非以此限制本實用新型的實施范圍，除了具體實施例中列舉的情況外；凡依本實用新型之形狀、構(gòu)造及原理所作的等效變化，均應(yīng)涵蓋于本實用新型的保護范圍內(nèi)。