一种提高LED发光效率的外延生长方法技术

本发明专利技术提供一种提高LED发光效率的外延生长方法。本发明专利技术在生长GaN/InGaN量子阱垒周期结构中间加入了一层掺杂n型AlGaN势垒层，采用Al组分渐变结构，能够部分阻挡n区的电子，并且减小电子的注入动能，从而使得热电子容易被势阱俘获并在后面的量子阱区容易与空穴发生复合发光，减小电子溢出效应。之后的p型AlGaN阻挡层采用Al组分渐变结构，能够改善材料的生长质量，并且渐变结构相比以往的单一组分结构能够更利于空穴的注入效果同时对电子起到二次阻挡。

【技术实现步骤摘要】
一种提高LED发光效率的外延生长方法
本专利技术属于LED器件材料制备和结构设计
，特别涉及一种新的生长GaN基LED外延方法。
技术介绍
GaN为基本材料的三五族半导体LED成为目前最具前景的照明光源。与传统的照明光源相比，LED半导体照明光源具有的优点有发光效率高、体积小、寿命长、节能、环保等，目前的GaN基LED外延生长结构过程一般为：先在蓝宝石衬底上生长一层低温GaN缓冲层，然后接着高温下生长一层未掺杂的GaN,再接着生长一层n型掺杂层，掺杂材料一般为硅烷，提供LED复合发光所需要的电子，然后接着生长几个周期的GaN/InGaN厚度分别为3nm和15nm左右的量子阱和量子垒作为LED的发光层，n掺杂区的电子和p掺杂区的空穴在量子阱区域复合发光，接着再生长掺杂镁的AlGaN层，起到阻挡电子的作用，最后生长一层掺杂镁的GaN层，这一层提供复合发光的空穴。以上所称的“高温”、“低温”在本领域是具有明确意义的技术术语。目前的电子阻挡层多采用掺杂镁的p型AlGaN层；电子阻挡层在LED的外延中起着重要的作用，可以通过阻挡电子来提高电子和空穴在发光区的有效发光复合。我们分析认为，现本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高LED发光效率的外延生长方法，主要包括以下步骤：（1）在蓝宝石衬底上生长低温GaN缓冲层；（2）生长未掺杂的高温GaN层；（3）生长掺杂硅烷的n型GaN层；（4）生长掺杂硅烷的n型AlGaN层；（5）生长若干个周期的GaN/InGaN量子阱垒结构；在整个生长若干个周期的GaN/InGaN量子阱垒结构的过程中间，还插入生长一层掺硅烷的AlGaN垒层，其中Al的含量渐变增加；在该掺硅烷的AlGaN垒层后生长的量子阱垒周期结构，垒层掺杂硅烷且垒层周期递减；（6）生长一层掺杂镁的p型AlGaN层，其中Al的组分渐变减小；（7）长完之后生长一层掺杂镁的p型GaN；（8）氮气氛围下退火。

【技术特征摘要】
1.一种提高LED发光效率的外延生长方法，主要包括以下步骤：(1)在蓝宝石衬底上生长低温GaN缓冲层；(2)生长未掺杂的高温GaN层；(3)生长掺杂硅烷的n型GaN层；(4)生长掺杂硅烷的n型AlGaN层；(5)生长若干个周期的GaN/InGaN量子阱垒结构；在整个生长若干个周期的GaN/InGaN量子阱垒结构的过程中间，还插入生长一层掺硅烷的AlGaN垒层，其中Al的含量渐变增加；在该掺硅烷的AlGaN垒层后生长的量子阱垒周期结构，垒层掺杂硅烷且垒层周期递减；(6)生长一层掺杂镁的p型AlGaN层，其中Al的组分渐变减小；(7)长完之后生长一层掺杂镁的p型GaN；(8)氮气氛围下退火。2.根据权利要求1所述的外延生长方法，其特征在于：步骤(5)中插入生长掺硅烷的AlGaN垒层厚度为5-10nm，在生长过程中通入的Al的摩尔流速从0逐渐增加到20μmol/min；步骤(6)生长掺杂镁的p型AlGaN层厚度为30-90nm，在生长过程中通入的Al的摩尔流速从40μmol/min逐渐减小到0。3.根据权利要求1或2所述的外延生长方法，其特征在于：步骤(5)的三个阶段，第一阶段生长2-3个周期的GaN/InGaN量子阱垒结构，其中每个周期在850℃生长一层12nmGaN、在750℃生长一层3nm的InGaN；第二阶段温度升至950℃，生长一层厚度5nm掺硅烷的AlGaN垒层，其中通入的Al含量逐渐增加；第三阶段继续生长2-3个周期的GaN/InGaN量子阱垒结构，其中的垒层掺杂硅烷且垒层周期递减，其他生长条件与第一阶...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓波，
申请(专利权)人：西安神光皓瑞光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61