一種透明導電層和發光二極管制造技術

本實用新型專利技術公開了一種透明導電層和發光二極管，屬于半導體發光器件技術領域。該透明導電層包括：覆蓋在P-GaN層上的碳納米管層和覆蓋在碳納米管層上的石墨烯層。該發光二極管包括外延片、透明導電層和電極；外延片包括襯底、以及依次覆蓋在襯底上的N-GaN層、多量子阱、P-GaN層；電極包括N電極和P電極；透明導電層包括覆蓋在P-GaN層上的碳納米管層和覆蓋在碳納米管層上的石墨烯層，P電極設于石墨烯層上。本實用新型專利技術通過采用碳納米管層以及石墨烯層的復合層作為透明導電層，使得透明導電層不僅能在各個方向上都具有很高的電導率，而且同時具有很好的柔性和導熱性能，從而使得包含這種透明導電層的LED性能得到顯著改善。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及半導體發光器件
，特別涉及一種透明導電層和發光二極管。
技術介紹
透明導電層既具有高電導率，又具有可見光特定波段的高透過率，是LED (LightEmitting Diode，發光二極管)等元件的重要組成部分。目前，廣泛采用的用作透明導電層的材料是IT0(Indium Tin Oxides，氧化銦錫)，但是銦成本高、資源有限，已經無法滿足LED行業的快速發展要求。因此研究人員試圖尋找其他材料來代替ITO作為透明導電層材料。目前已有的透明導電層材料包括石墨烯和CNT(Carbon Nanotube,碳納米管)。其·中，石墨烯是由碳原子構成的單層片狀結構材料，其在碳原子層的二維方向具有高電導率。碳納米管則是由單層或多層碳原子層卷曲形成的同軸狀結構，其具有軸向的高電導率和熱導率，且其長徑比(指對于柱形物體，其長度與直徑的比值)高，具有很好的柔性。在實現本技術的過程中，專利技術人發現現有技術至少存在以下問題如果在P-GaN(P-GalIium Nitride, P型氮化鎵)層上生長石墨烯作為透明導電層，由于石墨烯受力或受熱時容易發生彎曲，所以在LED制作及后續使用過程中，LED發出的熱量或受到的封裝壓力會很容易導致石墨烯與P-GaN層分離，造成透明導電層功能失效；如果在P-GaN層上生長碳納米管陣列作為透明導電層，由于CNT非軸向的原子之間沒有化學鍵，電導率遠遠低于軸向，導致電極上的電流較難通過CNT非軸向進行傳導，使得LED發光不均勻，從而影響LED的發光效率。
技術實現思路
為了解決現有技術中ITO資源短缺、石墨烯單獨作為透明導電層會導致透明導電層容易失效以及碳納米管作為透明導電層時非軸向電導率低等問題，本技術實施例提供了一種透明導電層和發光二極管。所述技術方案如下一方面，本技術實施例提供了一種透明導電層，所述透明導電層包括用于覆蓋在P-GaN層上的碳納米管層和覆蓋在所述碳納米管層上的石墨烯層。其中，所述碳納米管層為垂直于所述P-GaN層的碳納米管陣列。其中，所述石墨烯層為平行于所述P-GaN層的石墨烯單層。另一方面，本技術實施例還提供了一種發光二極管，包括外延片、透明導電層和電極；所述外延片包括襯底、以及依次覆蓋在所述襯底上N-GaN (N-Gallium Nitride, N型氮化鎵)層、MQWs (Multiple Quantum Wells,多量子講)、P_GaN層；所述電極包括N電極和P電極；所述透明導電層包括覆蓋在所述P-GaN層上的碳納米管層和覆蓋在所述碳納米管層上的石墨烯層，所述P電極設于所述石墨烯層上。其中，所述碳納米管層為垂直于所述P-GaN層的碳納米管陣列。其中，所述石墨烯層為平行于所述P-GaN層的石墨烯單層。本技術提供的技術方案帶來的有益效果是通過采用具有良好柔性和導電性能的碳納米管層以及在二維方向具有極高電導率的石墨烯層的復合層作為透明導電層，使得透明導電層不僅能在各個方向上都具有很高的電導率，而且同時具有很好的柔性和導熱性能，從而使得包含這種透明導電層的LED性能得到顯著改善。附圖說明為了更清楚地說明本技術實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I是本技術實施例I提供的透明導電層結構示意圖；圖2是本技術實施例2提供的LED的結構示意圖。附圖中，各標號所代表的組件列表如下I襯底，2N_GaN層，3MQWs，4P_GaN層，5透明導電層，6N電極，7P電極，101碳納米管層，102石墨烯層。具體實施方式為使本技術的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本技術實施方式作進一步地詳細描述。實施例I本技術實施例提供了一種透明導電層，參見圖1，該透明導電層包括用于覆蓋在P-GaN層上的碳納米管層101和覆蓋在碳納米管層101上的石墨烯層102。進一步地，碳納米管層101為垂直于P-GaN層的碳納米管陣列；石墨烯層102為平行于P-GaN層的石墨烯單層。上述透明導電層在生長時，通過化學氣相沉積等方法，在P-GaN層上沉積碳納米管層101，然后在碳納米管層101上生長石墨烯層102。本實施例提供的透明導電層對于改善LED的性能具有顯著的效果。適用于需要透明導電層的LED等元件，用于提高光電性能。本技術實施例提供的技術方案帶來的有益效果是通過采用具有良好柔性和導電性能的碳納米管層以及在二維方向具有極高電導率的石墨烯層的復合層作為透明導電層，使得透明導電層不僅能在各個方向都具有很高的電導率，而且同時具有很好的柔性和導熱性能，從而使得包含這種透明導電層的LED性能得到顯著改善。實施例2本技術實施例提供了一種LED，參見圖2，該LED包括外延片、透明導電層5和電極；外延片包括襯底I、以及依次覆蓋在襯底I上的N-GaN層2、MQWs3、P-GaN層4 ;電極包括N電極6和P電極7 ;其中，透明導電層5包括覆蓋在P-GaN層4上的碳納米管層101和覆蓋在碳納米管層101上的石墨烯層102，P電極7設于石墨烯層102上。進一步地，碳納米管層101為垂直于P-GaN層4的碳納米管陣列；石墨烯層102為平行于P-GaN層4的石墨烯單層。結合上面的LED結構，下面對本技術實施例提供的LED的生長方法進行簡單介紹其中，LED外延片米用 MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition,金屬有機化合物化學氣相沉淀方法)得到。具體地，在襯底I上，依次生長出N-GaN層2、MQffs3和 P-GaN 層 4。進一步地，通過化學氣相沉積等方法，在LED外延片的P-GaN層4上沉積碳納米管層101，然后在碳納米管層101上生長石墨烯層102。通過光刻、ICP (Inductively Coupled Plasma,反應稱合等離子體)刻蝕、蒸鍍、PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,等離子體增強化學氣相沉積法)等 工藝步驟，加工出具有碳納米管和石墨烯組合材料的透明導電層的LED。其中，P電極7通過蒸鍍等方法沉積在石墨烯層102上。上述LED在工作時，從P電極7通過的電流能依次通過石墨烯層102、碳納米管層101，傳導至P-GaN層4上面。P電極7上的電流首先通過石墨烯層102傳導至碳納米管層101，然后再通過碳納米管層101傳導至整個P-GaN層4上。石墨烯層102在水平的二維方向上具有極高的電導率，能使電流極佳的傳導至整個碳納米管層101 ;而碳納米管層101軸向上的高電導率，使得電流很好的傳導至整個P-GaN層4。另外，由于碳納米管層101的長徑比性質，具有較好的的柔性，所以LED在封裝和使用過程中，發出的熱量和受到的壓力不易導致透明導電層的失效。本技術實施例提供的技術方案帶來的有益效果是通過采用具有良好柔性和導電性能的碳納米管層以及在二維方向具有極高電導率的石墨烯層的復合層作為透明導電層，使得透明導電層不僅能在各個方向上都具有很高的電導率，而本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種透明導電層，其特征在于，所述透明導電層包括：用于覆蓋在P？GaN層上的碳納米管層和覆蓋在所述碳納米管層上的石墨烯層。

【技術特征摘要】
1.一種透明導電層，其特征在于，所述透明導電層包括用于覆蓋在P-GaN層上的碳納米管層和覆蓋在所述碳納米管層上的石墨烯層。2.根據權利要求I所述的透明導電層，其特征在于，所述碳納米管層為垂直于所述P-GaN層的碳納米管陣列。3.根據權利要求I所述的透明導電層，其特征在于，所述石墨烯層為平行于所述P-GaN層的石墨烯單層。4.一種發光二極管，包括外延片、透明導電層和電極；所述外延片包括襯底、以及依次覆蓋在所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：皮智華，張建寶，劉榕，周武，
申請(專利權)人：華燦光電股份有限公司，
類型：實用新型
國別省市：