一种氮化镓基发光二极管的外延片及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种氮化镓基发光二极管的外延片及其制作方法，属于半导体技术领域。所述外延片包括蓝宝石衬底、GaN缓冲层、未掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、P型AlGaN层、P型GaN层，多量子阱层由多层量子阱层和多层量子垒层交替层叠而成，量子阱层为掺有Al的InGaN层，量子垒层为GaN层；多层量子阱层沿多层量子阱层的层叠方向依次属于前阱、中阱、后阱，属于前阱的量子阱层、属于中阱的量子阱层、属于后阱的量子阱层的厚度依次减小，In组分含量依次增大，Al掺杂浓度依次增大。本发明专利技术将尽量多的电子限制在最靠近P型AlGaN层的几层量子阱层中，同时方便空穴注入多量子阱层，提高发光二极管的发光效率。

【技术实现步骤摘要】
一种氮化镓基发光二极管的外延片及其制作方法
本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种氮化镓基发光二极管的外延片及其制作方法。
技术介绍
发光二极管(英文：LightEmittingDiode，简称：LED)是一种能够将电能有效转化为光能的半导体器件，目前氮化镓基LED受到越来越多的关注和研究。GaN基LED的外延片包括蓝宝石衬底、以及依次层叠在蓝宝石衬底上的GaN缓冲层、未掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层(英文：MultipleQuantumWell，简称：MQW)、P型AlGaN层、P型GaN层。当有电流通过时，N型GaN层的电子和P型GaN层的空穴进入多量子阱层复合发光。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术至少存在以下问题：空穴的质量比电子大，迁移率和迁移速率都比电子低，而且P型GaN层中掺杂的Mg只有很少一部分可以活化，因此注入多量子阱层的空穴数量较少，电子在多量子阱层的数量偏多，容易产生溢流，减少电子和空穴的有效复合，降低发光二极管的发光效率。
技术实现思路
为了解决现有技术降低发光二极管的发光效率的问题，本专利技术实施例提供了一种氮化镓基发光二极管的外延片及其制作方法。所述技术方案如下：一方面，本专利技术实施例提供了一种氮化镓基发光二极管的外延片，所述外延片包括蓝宝石衬底、以及依次层叠在所述蓝宝石衬底上的GaN缓冲层、未掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、P型AlGaN层、P型GaN层，所述多量子阱层由多层量子阱层和多层量子垒层交替层叠而成，所述量子阱层为掺有Al的InGaN层，所述量子垒层为GaN层；多层所述量子阱层沿多层所述量子阱层的层叠方向依次属于前阱、中阱、后阱，属于前阱的所述量子阱层的厚度大于属于中阱的所述量子阱层的厚度，属于中阱的所述量子阱层的厚度大于属于后阱的所述量子阱层的厚度；属于前阱的所述量子阱层的In组分含量小于属于中阱的所述量子阱层的In组分含量，属于中阱的所述量子阱层的In组分含量小于属于后阱的所述量子阱层的In组分含量；属于前阱的所述量子阱层的Al掺杂浓度大于属于中阱的所述量子阱层的Al掺杂浓度，属于中阱的所述量子阱层的Al掺杂浓度大于属于后阱的所述量子阱层的Al掺杂浓度。可选地，属于前阱的所述量子阱层的厚度为属于后阱的所述量子阱层的厚度的1.3～1.5倍，属于中阱的所述量子阱层的厚度为属于后阱的所述量子阱层的厚度的1.1～1.3倍。可选地，属于前阱的所述量子阱层的In组分含量为属于后阱的所述量子阱层的In组分含量的1.05～1.1倍，属于中阱的所述量子阱层的In组分含量为属于后阱的所述量子阱层的In组分含量的1.05～1.1倍。可选地，属于中阱的所述量子阱层的Al掺杂浓度为属于前阱的所述量子阱层的Al掺杂浓度的1.01～1.02倍，属于后阱的所述量子阱层的Al掺杂浓度为属于前阱的所述量子阱层的Al掺杂浓度的1.02～1.08倍。另一方面，本专利技术实施例提供了一种氮化镓基发光二极管的外延片的制作方法，所述制作方法包括：在蓝宝石衬底上依次外延生长GaN缓冲层、未掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、P型AlGaN层、P型GaN层；其中，所述多量子阱层由多层量子阱层和多层量子垒层交替层叠而成，所述量子阱层为掺有Al的InGaN层，所述量子垒层为GaN层；多层所述量子阱层沿多层所述量子阱层的层叠方向依次属于前阱、中阱、后阱，属于前阱的所述量子阱层的厚度大于属于中阱的所述量子阱层的厚度，属于中阱的所述量子阱层的厚度大于属于后阱的所述量子阱层的厚度；属于前阱的所述量子阱层的In组分含量小于属于中阱的所述量子阱层的In组分含量，属于中阱的所述量子阱层的In组分含量小于属于后阱的所述量子阱层的In组分含量；属于前阱的所述量子阱层的Al掺杂浓度大于属于中阱的所述量子阱层的Al掺杂浓度，属于中阱的所述量子阱层的Al掺杂浓度大于属于后阱的所述量子阱层的Al掺杂浓度。可选地，属于前阱的所述量子阱层的生长温度比属于中阱的所述量子阱层的生长温度高，属于中阱的所述量子阱层的生长温度比属于后阱的所述量子阱层的生长温度高。优选地，属于前阱的所述量子阱层的生长温度比属于后阱的所述量子阱层的生长温度高20～50℃，属于中阱的所述量子阱层的生长温度比属于后阱的所述量子阱层的生长温度高10～30℃。可选地，属于前阱的所述量子阱层的厚度为属于后阱的所述量子阱层的厚度的1.3～1.5倍，属于中阱的所述量子阱层的厚度为属于后阱的所述量子阱层的厚度的1.1～1.3倍。可选地，属于前阱的所述量子阱层的In组分含量为属于后阱的所述量子阱层的In组分含量的1.05～1.1倍，属于中阱的所述量子阱层的In组分含量为属于后阱的所述量子阱层的In组分含量的1.05～1.1倍。可选地，属于中阱的所述量子阱层的Al掺杂浓度为属于前阱的所述量子阱层的Al掺杂浓度的1.01～1.02倍，属于后阱的所述量子阱层的Al掺杂浓度为属于前阱的所述量子阱层的Al掺杂浓度的1.02～1.08倍。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过将组成多量子阱层的多层量子阱层沿其层叠方向分成前阱、中阱、后阱三种类型，属于前阱的量子阱层的厚度、属于中阱的量子阱层的厚度、属于后阱的量子阱层的厚度依次减小，属于前阱的量子阱层的In组分含量、属于中阱的量子阱层的In组分含量、属于后阱的量子阱层的In组分含量依次增大，属于前阱的量子阱层的Al掺杂浓度、属于中阱的量子阱层的Al掺杂浓度、属于后阱的量子阱层的Al掺杂浓度依次减小，有效调整了多量子阱层内电子的分布，将尽量多的电子限制在最靠近P型AlGaN层的几层(一般为2～5层)量子阱层中，同时保证了多量子阱层和P型GaN层的能级匹配，方便空穴注入多量子阱层，提高电子和空穴的有效复合，提高发光二极管的发光效率。而且掺杂和厚度的变化没有在多量子阱层内引入更多的缺陷和位错，保证了较好的生长质量。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例一提供的一种氮化镓基发光二极管的外延片的结构示意图；图2是本专利技术实施例二提供的一种氮化镓基发光二极管的外延片的制作方法的流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。实施例一本专利技术实施例提供了一种氮化镓基发光二极管的外延片，参见图1，该外延片包括蓝宝石衬底1、以及依次层叠在蓝宝石衬底1上的GaN缓冲层2、未掺杂GaN层3、N型GaN层4、多量子阱层5、P型AlGaN层6、P型GaN层7。在本实施例中，多量子阱层由多层量子阱层和多层量子垒层交替层叠而成，量子阱层为掺有Al的InGaN层，量子垒层为GaN层。多层量子阱层沿多层量子阱层的层叠方向依次属于前阱、中阱、后阱，属于前阱的量子阱层的厚度大于属于中阱的量子阱层的厚度，属于中阱的量子阱层的厚度大于属于后阱的量子阱层的厚度；属于前阱的量子阱层的In组分含量小于属于中阱的量子阱层的In组分含量，属于中阱的量子阱层的In组分含量小于属于后阱的量子阱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化镓基发光二极管的外延片，所述外延片包括蓝宝石衬底、以及依次层叠在所述蓝宝石衬底上的GaN缓冲层、未掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、P型AlGaN层、P型GaN层，其特征在于，所述多量子阱层由多层量子阱层和多层量子垒层交替层叠而成，所述量子阱层为掺有Al的InGaN层，所述量子垒层为GaN层；多层所述量子阱层沿多层所述量子阱层的层叠方向依次属于前阱、中阱、后阱，属于前阱的所述量子阱层的厚度大于属于中阱的所述量子阱层的厚度，属于中阱的所述量子阱层的厚度大于属于后阱的所述量子阱层的厚度；属于前阱的所述量子阱层的In组分含量小于属于中阱的所述量子阱层的In组分含量，属于中阱的所述量子阱层的In组分含量小于属于后阱的所述量子阱层的In组分含量；属于前阱的所述量子阱层的Al掺杂浓度大于属于中阱的所述量子阱层的Al掺杂浓度，属于中阱的所述量子阱层的Al掺杂浓度大于属于后阱的所述量子阱层的Al掺杂浓度。

【技术特征摘要】
1.一种氮化镓基发光二极管的外延片，所述外延片包括蓝宝石衬底、以及依次层叠在所述蓝宝石衬底上的GaN缓冲层、未掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、P型AlGaN层、P型GaN层，其特征在于，所述多量子阱层由多层量子阱层和多层量子垒层交替层叠而成，所述量子阱层为掺有Al的InGaN层，所述量子垒层为GaN层；多层所述量子阱层沿多层所述量子阱层的层叠方向依次属于前阱、中阱、后阱，属于前阱的所述量子阱层的厚度大于属于中阱的所述量子阱层的厚度，属于中阱的所述量子阱层的厚度大于属于后阱的所述量子阱层的厚度；属于前阱的所述量子阱层的In组分含量小于属于中阱的所述量子阱层的In组分含量，属于中阱的所述量子阱层的In组分含量小于属于后阱的所述量子阱层的In组分含量；属于前阱的所述量子阱层的Al掺杂浓度大于属于中阱的所述量子阱层的Al掺杂浓度，属于中阱的所述量子阱层的Al掺杂浓度大于属于后阱的所述量子阱层的Al掺杂浓度。2.根据权利要求1所述的外延片，其特征在于，属于前阱的所述量子阱层的厚度为属于后阱的所述量子阱层的厚度的1.3～1.5倍，属于中阱的所述量子阱层的厚度为属于后阱的所述量子阱层的厚度的1.1～1.3倍。3.根据权利要求1或2所述的外延片，其特征在于，属于前阱的所述量子阱层的In组分含量为属于后阱的所述量子阱层的In组分含量的1.05～1.1倍，属于中阱的所述量子阱层的In组分含量为属于后阱的所述量子阱层的In组分含量的1.05～1.1倍。4.根据权利要求1或2所述的外延片，其特征在于，属于中阱的所述量子阱层的Al掺杂浓度为属于前阱的所述量子阱层的Al掺杂浓度的1.01～1.02倍，属于后阱的所述量子阱层的Al掺杂浓度为属于前阱的所述量子阱层的Al掺杂浓度的1.02～1.08倍。5.一种氮化镓基发光二极管的外延片的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：在蓝宝石衬底上依次外延生长GaN缓冲层、未掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、P型AlGaN层、P型GaN层；其中，所述多量子阱层由多...

【专利技术属性】
技术研发人员：王群，郭炳磊，董彬忠，李鹏，王江波，
申请(专利权)人：华灿光电浙江有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33