本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管及其制造方法，尤其涉及一種石墨烯/銀量子點/氮化鎵雙向發(fā)光二極管及其制造方法，屬于發(fā)光二極管領域。

背景技術：

發(fā)光二極管以其壽命長、重量輕、體積小和污染低的優(yōu)點，有望取代日光燈成為第三代照明器件，現在已經被廣泛應用到照明，顯示等方面。氮化鎵作為寬禁帶直接帶隙半導體，有較大的禁帶寬度(3.5eV)十分適合制作短波長發(fā)光器件。石墨烯的電子遷移率是硅的100倍，高的電子遷移率有利于提高發(fā)光二極管的發(fā)光效率；銀量子點的表面等離子體增強可大幅提高器件的發(fā)光強度。在此基礎上，本發(fā)明提出了石墨烯/銀量子點/氮化鎵結構，并利用簡單工藝實現了所述發(fā)光二極管的制備。且該發(fā)光二極管正反偏壓下均可工作，石墨烯接正電壓時發(fā)出黃綠光，石墨烯接負電壓時發(fā)藍光。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種亮度高，工藝簡單的石墨烯/銀量子點/氮化鎵雙向發(fā)光二極管及其制備方法，該發(fā)光二極管正反偏壓下均可工作，石墨烯接正電壓時發(fā)出黃綠光，石墨烯接負電壓時發(fā)藍光。

本發(fā)明的石墨烯/銀量子點/氮化鎵雙向發(fā)光二極管，其特征在于，自下而上依次有藍寶石襯底層或硅襯底層、p型的氮化鎵層、銀量子點層、石墨烯層，在氮化鎵層上還設有側面電極，在石墨烯層上設有正面電極，所述的氮化鎵層為p型多晶材料，厚度為2～10μm。

上述技術方案中，所述的銀量子點的直徑為5～100nm。

所述的正面電極為金、鈀、銀、鈦、鉻、鎳的一種或者幾種的復合電極。

所述的側面電極為鎳金電極。

所述的石墨烯的厚度為1-5層。

制備上述的石墨烯/銀量子點/氮化鎵雙向發(fā)光二極管的方法，包括如下步驟：

1)在藍寶石或硅襯底上用金屬化學氣相沉積法生長P型氮化鎵外延層；

2)在步驟1)所得氮化鎵片上用電子束蒸發(fā)鍍膜方法沉積側面電極，并預留面積；

3)將步驟2)所得氮化鎵片進行表面清洗并干燥表面；

4)將銀量子點旋涂至步驟3)處理后的氮化鎵片的預留面積處；

5)將石墨烯轉移至步驟4)制備的銀量子點層上；

6)在石墨烯上制作正面電極。

與現有技術相比，本發(fā)明具有的有益效果是：本發(fā)明的發(fā)光二極管通過獨特的結構設計，使得其可以實現雙向發(fā)光，單個器件可發(fā)出多種波長的光，即在正反偏壓下均可工作，石墨烯接正電壓時發(fā)出黃綠光，石墨烯接負電壓時發(fā)藍光，且該發(fā)光二極管亮度高；工藝簡單，成本低。

附圖說明

圖1為石墨烯/銀量子點/氮化鎵雙向發(fā)光二極管截面圖；

圖2為石墨烯/銀量子點/氮化鎵雙向發(fā)光二極管俯視圖；

圖3為石墨烯/銀量子點/氮化鎵雙向發(fā)光二極管的IV曲線圖；

圖4為石墨烯/銀量子點/氮化鎵雙向發(fā)光二極管在石墨烯接正偏壓時的發(fā)光譜；

圖5為石墨烯/銀量子點/氮化鎵雙向發(fā)光二極管在石墨烯接負偏壓時的發(fā)光譜。

具體實施方式

下面結合附圖進一步說明本發(fā)明。

參照圖1、2，本發(fā)明的石墨烯/銀量子點/氮化鎵雙向發(fā)光二極管自下而上依次有藍寶石襯底層或硅襯底層1、p型的氮化鎵層2、銀量子點層4、石墨烯層5，在氮化鎵層2上還設有側面電極3，在石墨烯層5上設有正面電極6，所述的氮化鎵層為p型多晶材料，厚度為2～10μm。圖3、4、5分別為本發(fā)明制得的發(fā)光二極管的IV曲線圖、石墨烯接正偏壓時的發(fā)光譜及石墨烯接負偏壓時的發(fā)光譜，可以看出該發(fā)光二極管可以實現雙向發(fā)光，單個器件可發(fā)出多種波長的光，即在正反偏壓下均可工作，石墨烯接正電壓時發(fā)出黃綠光，石墨烯接負電壓時發(fā)藍光。

實施例1

1)在藍寶石襯底上用金屬化學氣相沉積法生長P型多晶氮化鎵外延層,厚度2μm；

2)在氮化鎵外延片一側利用電子束蒸發(fā)法沉積鎳金電極；

3)將得到的樣品依次浸入去離子水，丙酮和異丙醇中進行表面清洗；

4)將直徑100nm銀量子點勻涂至清洗干凈的氮化鎵單晶片上；

5)將單層石墨烯轉移至銀量子點上；

6)在石墨烯上利用熱蒸發(fā)工藝沉積銀電極得到石墨烯/銀量子點/氮化鎵雙向發(fā)光二極管。

實施例2

1)在硅襯底上用金屬化學氣相沉積法生長P型多晶氮化鎵外延層,厚度4μm；

2)在氮化鎵外延片一側利用電子束蒸發(fā)法沉積鎳金電極；

3)將得到的樣品依次浸入去離子水，丙酮和異丙醇中進行表面清洗；

4)將50nm直徑銀量子點勻涂至清洗干凈的氮化鎵單晶片上；

5)將雙層石墨烯轉移至銀量子點上；

6)在石墨烯上利用熱蒸發(fā)工藝沉積金電極得到石墨烯/銀量子點/氮化鎵雙向發(fā)光二極管。

實施例3

1)在硅襯底上用金屬化學氣相沉積法生長P型多晶氮化鎵外延層,厚度8μm；

2)在氮化鎵外延片一側利用電子束蒸發(fā)法沉積鎳金電極；

3)將得到的樣品依次浸入去離子水，丙酮和異丙醇中進行表面清洗；

4)將10nm直徑銀量子點勻涂至清洗干凈的氮化鎵單晶片上；

5)將三層石墨烯轉移至銀量子點上；

6)在石墨烯上利用熱蒸發(fā)工藝沉積鈦電極得到石墨烯/銀量子點/氮化鎵雙向發(fā)光二極管。

實施例4

1)在硅襯底上用金屬化學氣相沉積法生長P型多晶氮化鎵外延層,厚度10μm；

2)在氮化鎵外延片一側利用電子束蒸發(fā)法沉積鎳金電極；

3)將得到的樣品依次浸入去離子水，丙酮和異丙醇中進行表面清洗；

4)將5nm直徑銀量子點勻涂至清洗干凈的氮化鎵單晶片上；

5)將五層石墨烯轉移至銀量子點上；

6)在石墨烯上利用熱蒸發(fā)工藝沉積銀電極得到石墨烯/銀量子點/氮化鎵雙向發(fā)光二極管。