本发明专利技术公开了一种制备高性能InGaN/AlGaN MQW紫光LED的方法，分别以蓝氨、高纯三甲基铟以及高纯三甲基镓为N、In、Ga源,分别以SiH4和Cp2Mg作为n和p型掺杂剂，包括如下步骤：1、氮化氮化蓝宝石、SiC或Si衬底；2、生长缓冲层并使缓冲层结晶后，再生长uGaN成核层；3、先生长低Si掺杂的n‑GaN层，再生长高Si掺杂的n+GaN层；4、生长n‑AlGaN层，5、生长Si掺杂的n+GaN层，再生长不掺Si的nGaN层；6、生长3个周期的不掺杂Al的InGaN/GaN超晶格，再生长8个周期Al掺杂的InGaN/AlGaN；7、生长PAlGaN层；8、生长Mg掺杂的P+GaN层；9、生长高Mg掺杂的P++GaN层；本发明专利技术利用LP MOCVD系统生长特定结构的InGaN/AlGaN MQW紫光LED外延片，具有制备成本低、节约时间且制备的紫外光LED性能好，推进了紫光LED外延的产业化。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于LED芯片外延生长
，具体涉及一种制备高性能InGaN/AlGaN MQW紫光LED的方法。
技术介绍
InGaN基紫及紫外光LED在氮化物白光LED照明灯，采用紫及紫外光LED激发红绿蓝荧光粉等方面有着广泛的应用。目前，主要采用ELO技术和LEPS技术制备，已成功研制出紫及紫外光LED。然而这些方法制备成本较高，而且耗费时间，一般方法制备的紫外光LED性能较差，限制了其在高性能探测器以及激光器等方面的应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种制备高性能InGaN/AlGaN MQW紫光LED的方法，利用LP MOCVD系统生长特定结构的InGaN/AlGaN MQW紫光LED外延片，具有制备成本低、节约时间且制备的紫外光LED性能好，推进了紫光LED外延的产业化。本专利技术采用以下技术方案：一种制备InGaN/AlGaN MQW紫光LED的方法，包括如下步骤：S1：在1070～1090℃温度下、压力为150torr通N2烘烤20～30min，氮化蓝宝石、SiC或Si衬底；S2：将步骤S1氮化后的蓝宝石、SiC或Si衬底降温至515～535℃、压力为800torr，然后在衬底上生长厚度为15～50nm的GaN缓冲层，随后升温至1030～1050℃、压力为400torr使GaN缓冲层重新结晶，再生长1.8～2.5um的u-GaN成核层；S3：升温至1070-1090℃、压力为200torr先生长低Si掺杂的n-GaN层，厚度为20～100nm，再生长高Si掺杂的n+GaN层，厚度为1～1.2um；S4：在n+GaN层的基础上生长n-AlGaN层，厚度为80～120nm；S5：在n-AlGaN层的基础上生长Si掺杂的n+GaN层，厚度为1～1.2um，随后生长不掺Si的nGaN层100～200nm；S6：在阱的生长温度740～760℃，垒的生长温度为820-840℃、压力为200torr下生长10～20个周期的不掺杂Al的InGaN/GaN超晶格，再生长8个周期Al掺杂的InGaN/AlGaN；S7：升温至960～980℃，压力为150torr生长PAlGaN层，厚度为1～200nm；S8：降温至920～940℃，压力为150torr生长Mg掺杂的P+GaN层，厚度为0.1～0.2um；S9：在步骤S8的基础上生长高Mg掺杂的P++GaN层，厚度为5～20nm，然后降温至710～730℃进行退火30～60min，之后随炉冷却。优选的，步骤S6中，所述生长10～20个周期厚度为80～120nm的不掺杂Al的InGaN/GaN超晶格具体为：先生长30～40nm的GaN-cap层，再生长5～15nm的barrierGaN层，最后生长1.5～5nm的InGaN阱层。优选的，所述生长8个周期厚度为100～150nm的Al掺杂的InGaN/AlGaN具体为：先生长5～15nm的barrierInGaN层；再生长1.5～5nm的AlGaN阱层；最后生长30～40nm的GaN-cap层。优选的，分别以蓝氨、高纯三甲基铟(TMIn)以及高纯三甲基镓(TMGa)为N、In、Ga源，以SiH4和Cp2Mg作为n和p型掺杂剂。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：本专利技术方法直接在衬底蓝宝石、SiC、Si等上生长特定结构的InGaN/AlGaN MQW紫光 LED外延片，可以通过精确控制气态源的流量和通断时间来控制外延层的组分、掺杂浓度、厚度等，生长速率调节范围较广，较快的生长速率能够适用于批量生长且制备成本低。进一步的，采用低应力外延结构设计，在衬底和外延层之间插入缓冲层，有效减小外延层与衬底之间的适配度，同时对外延结构优化进一步释放外延层应力，翘曲度小于250km-1，低位错密度外延，通过预成核方法，在外延生长之前于衬底上形成晶体质量较好晶核，提供后续外延高质量生长的基础，位错密度低于5E108/cm2。通过Al掺杂垒有效提高InGaN/AlGaN MQW紫光LED发光效率和各项性能，室温光致发光谱的峰值波长为380-400nm之间，XRD测试半高宽FWHM为17.34nm波长均匀性良好。制成的LED管芯，正向电流20mA时，工作电压在3.4V以下，反向电压Vz大于18V，亮度大于4mcd，漏电流小于0.05mA，封装测试功率为大于10mW。综上所述，采用低应力缓冲层技术提高衬底转移良品率，氮化镓材料、蓝宝石衬底以及键合衬底之间若存在严重应力不匹配状况，会导致衬底转移良率降低，低应力缓冲层技术可以良好的释放衬底与外延层之间应力。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。【附图说明】图1是InGaN/AlGaN MQW紫光LED外延层结构图；图2为生长InGaN/AlGaN MQW紫光LED外延的XRD图。【具体实施方式】本专利技术公开了一种制备高性能InGaN/AlGaN MQW紫光LED的方法，分别以蓝氨、高纯三甲基铟(TMIn)以及高纯三甲基镓(TMGa)为N、In、Ga源,分别以SiH4和Cp2Mg作为n和p型掺杂剂，包括如下步骤：步骤1：在1070-1090℃温度下、压力为150torr下通N2烘烤10-30min，氮化蓝宝石、SiC 或Si衬底；步骤2：将步骤1氮化后的蓝宝石、SiC或Si衬底降温至515-535℃、压力为800torr，然后在衬底上生长厚度为15-50nm的GaN缓冲层，随后升温至1030-1050℃、压力为400torr使GaN缓冲层重新结晶，再生长1.8-2.5um的u GaN成核层，原料为TMGa和NH3，所述TMGa的体积流量为200sccm，所述NH3的体积流量为35000sccm；步骤3：升温至1070-1090℃、压力为200torr先生长低Si掺杂的n-GaN层，厚度为20-100nm，再生长高Si掺杂的n+GaN层，厚度为1～1.2um；原料为TMGa、SiH4和NH3，所述TMGa的体积流量为340sccm，所述SiH4的体积流量为3～6.5sccm，所述NH3的体积流量为35000sccm；步骤4：在n+GaN层的基础上生长n-AlGaN层，厚度为80～120nm，原料为TMGa、SiH4、NH3和TMAl，所述TMGa的体积流量为340sccm，所述NH3的体积流量为3～6.5sccm，所述TMAl的体积流量为100sccm；所述SiH4的体积流量为3～6.5sccm；步骤5：在n-AlGaN层的基础上生长Si掺杂的n+GaN层，厚度为1～1.2um，随后生长不掺Si的nGaN层100～200nm，原料为TMGa、SiH4和NH3，所述TMGa的体积流量为340sccm，所述SiH4的体积流量为3～6.5sccm，所述NH3的体积流量为35000sccm；步骤6：在阱的生长温度740～760℃,垒的生长温度为820～840℃、压力为200torr先下生长10～20个周期厚度为80～120nm的不掺杂Al的InGaN/GaN超晶格，具体为：先生长30～40nm的GaN-cap层，原料为TMGa、SiH4和NH3，所述TMGa的体积流量为340sccm，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制备InGaN/AlGaN MQW紫光LED的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：在1070～1090℃温度下、压力为150torr通N2烘烤20～30min，氮化蓝宝石、SiC或Si衬底；S2：将步骤S1氮化后的蓝宝石、SiC或Si衬底降温至515～535℃、压力为800torr，然后在衬底上生长厚度为15～50nm的GaN缓冲层，随后升温至1030～1050℃、压力为400torr使GaN缓冲层重新结晶，再生长1.8～2.5um的u‑GaN成核层；S3：升温至1070‑1090℃、压力为200torr先生长低Si掺杂的n‑GaN层，厚度为20～100nm，再生长高Si掺杂的n+GaN层，厚度为1～1.2um；S4：在n+GaN层的基础上生长n‑AlGaN层，厚度为80～120nm；S5：在n‑AlGaN层的基础上生长Si掺杂的n+GaN层，厚度为1～1.2um，随后生长不掺Si的nGaN层100～200nm；S6：在阱的生长温度740～760℃，垒的生长温度为820‑840℃、压力为200torr下生长10～20个周期的不掺杂Al的InGaN/GaN超晶格，再生长8个周期Al掺杂的InGaN/AlGaN；S7：升温至960～980℃，压力为150torr生长PAlGaN层，厚度为1～200nm；S8：降温至920～940℃，压力为150torr生长Mg掺杂的P+GaN层，厚度为0.1～0.2um；S9：在步骤S8的基础上生长高Mg掺杂的P++GaN层，厚度为5～20nm，然后降温至710～730℃进行退火30～60min，之后随炉冷却。...
【技术特征摘要】
1.一种制备InGaN/AlGaN MQW紫光LED的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：在1070～1090℃温度下、压力为150torr通N2烘烤20～30min，氮化蓝宝石、SiC或Si衬底；S2：将步骤S1氮化后的蓝宝石、SiC或Si衬底降温至515～535℃、压力为800torr，然后在衬底上生长厚度为15～50nm的GaN缓冲层，随后升温至1030～1050℃、压力为400torr使GaN缓冲层重新结晶，再生长1.8～2.5um的u-GaN成核层；S3：升温至1070-1090℃、压力为200torr先生长低Si掺杂的n-GaN层，厚度为20～100nm，再生长高Si掺杂的n+GaN层，厚度为1～1.2um；S4：在n+GaN层的基础上生长n-AlGaN层，厚度为80～120nm；S5：在n-AlGaN层的基础上生长Si掺杂的n+GaN层，厚度为1～1.2um，随后生长不掺Si的nGaN层100～200nm；S6：在阱的生长温度740～760℃，垒的生长温度为820-840℃、压力为200torr下生长10～20个周期的不掺杂Al的InGaN/GaN超晶格，再生长8个周期Al掺杂的InGaN/AlGaN；S7：升温至960～980℃，压力为150torr生长PAlGaN层，厚度为1～200nm；S8：降温至920～940℃，压力为150torr生长Mg掺杂的...
【专利技术属性】
技术研发人员：田进，刘波波，田伟，赵俊，李谊，
申请(专利权)人：中联西北工程设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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