GaN基LED外延片及其形成方法技术

本发明专利技术提出一种GaN基LED外延片及其形成方法，该GaN基LED外延片包括：衬底；和外延层，外延层位于衬底之上，包括依次堆叠的以下结构层：N型GaN层；位于N型GaN层一侧的第一InGaN/GaN多量子阱层；位于第一InGaN/GaN多量子阱层一侧的第二InGaN/GaN多量子阱层；位于第二InGaN/GaN多量子阱层一侧的P型GaN层，其中，第一InGaN/GaN多量子阱层中的阱层生长温度为T1，第二InGaN/GaN多量子阱层中的阱层生长温度为T2，其中T1＞T2。本发明专利技术的GaN基LED外延片及其形成方法具有蓝移值小、发光稳定性高等优点。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提出一种，该GaN基LED外延片包括：衬底；和外延层，外延层位于衬底之上，包括依次堆叠的以下结构层：N型GaN层；位于N型GaN层一侧的第一InGaN/GaN多量子阱层；位于第一InGaN/GaN多量子阱层一侧的第二InGaN/GaN多量子阱层；位于第二InGaN/GaN多量子阱层一侧的P型GaN层，其中，第一InGaN/GaN多量子阱层中的阱层生长温度为T1，第二InGaN/GaN多量子阱层中的阱层生长温度为T2，其中T1＞T2。本专利技术的具有蓝移值小、发光稳定性高等优点。【专利说明】
本专利技术属于半导体制造
，具体涉及一种。
技术介绍
发光二极管LED具有体积小、耗电量低、使用寿命长、环保耐用等特点，在各个领域得到了广泛应用。使用经验表明，传统GaN基蓝光LED的峰值波长随着注入电流的增加向短波长方向移动，即发生蓝移。由于蓝光波段5nm左右的波长变化足以让人眼感觉到颜色的差异，因此该蓝移现象降低了 LED的发光稳定性，用户体验不佳。 研究表明，造成这种蓝光LED峰值波长蓝移的主要原因是由于InGaN / GaN多量子阱区强烈的极化效应。在MOCVD外延生长量子阱时，由于InGaN和GaN存在较大的晶格失配和热膨胀系数失配产生应力，此时极化率在界面处的急剧变化将产生大量极化电荷，直接使体系内出现内建电场。这个内强电场将阻止发光器件中载流子的注入，引起显著的量子限制斯塔克效应(QCSE)，导致能带倾斜，发光波长向长波段方向移动(即红移)。随着注入电流的增大，多量子阱区的自由载流子增加，屏蔽了部分内建电场，削弱了 QCSE效应，从而使LED峰值波长向短波方向移动。 现有技术中采用非极性的GaN衬底来提高GaN基蓝光LED峰值波长稳定性。由于非极性GaN衬底难以大批量制备，具有价格昂贵的缺点，不易推广。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本专利技术的一个目的在于提出低蓝移、发光稳定性好的GaN基LED外延片；本专利技术的另一个目的在于提出低蓝移、发光稳定性好的GaN基LED外延片的形成方法。 根据本专利技术实施例的GaN基LED外延片,包括:衬底；和外延层，所述外延层位于所述衬底之上，包括依次堆叠的以下结构层:N型GaN层；位于所述N型GaN层一侧的第一InGaN/GaN多量子阱层；位于所述第一 InGaN/GaN多量子阱层一侧的第二 InGaN/GaN多量子阱层；位于所述第二 InGaN/GaN多量子阱层一侧的P型GaN层，其中，所述第一 InGaN/GaN多量子阱层中的阱层生长温度为Tl，所述第二 InGaN/GaN多量子阱层中的阱层生长温度为T2，其中 Tl > T2。 综上所述，根据本专利技术实施例的GaN基LED外延片中，由于第一 InGaN/GaN多量子阱层和第二 InGaN/GaN多量子阱层的阱层形成温度不同，改变了应力和能带结构，在未增加其他结构层的情况，具有较低蓝移值，具有结构简单、成本低、发光稳定性好等优点。 另外，根据本专利技术上述实施例的GaN基LED外延片还可以具有如下附加的技术特征: 在本专利技术的一个实施例中，所述第一 InGaN/GaN多量子阱层和所述第二 InGaN/GaN 多量子阱层中，700°C 彡 Tl ( 800°C, 700°C ^ T2 ( 800°C，并且 O < T1-T2 ( 8°C。 在本专利技术的一个实施例中，所述第一 InGaN/GaN多量子阱层的阱层/垒层周期数2彡NI彡6且NI为整数，并且，所述第二 InGaN/GaN多量子阱层的阱层/垒层周期数2彡N2彡6且N2为整数。 在本专利技术的一个实施例中，还包括:位于所述衬底与所述外延层之间的本征GaN层。 在本专利技术的一个实施例中，还包括:位于所述N型GaN层与第一 InGaN/GaN多量子阱层之间的应力释放层。 在本专利技术的一个实施例中，还包括:位于所述第二 InGaN/GaN多量子阱层与所述P型GaN层之间的电子阻挡层。 在本专利技术的一个实施例中，还包括:辅助InGaN/GaN多量子阱层，所述辅助InGaN/GaN多量子阱层位于所述N型GaN层与所述第一 InGaN/GaN多量子阱层之间且紧邻所述第一 InGaN/GaN多量子阱层，用于调节所述GaN基LED外延片的量子阱总体周期数。 在本专利技术的一个实施例中，所述辅助InGaN/GaN多量子阱层中的阱层生长温度为T3, 7000C ^ T3 ( 800。。。 根据本专利技术实施例的GaN基LED外延片的形成方法，包括以下步骤:提供衬底；在所述衬底之上形成外延层，所述外延层包括依次堆叠的以下结构层:N型GaN层；位于所述N型GaN层一侧的第一 InGaN/GaN多量子讲层；位于所述第一 InGaN/GaN多量子讲层一侧的第二 InGaN/GaN多量子阱层；位于所述第二 InGaN/GaN多量子阱层一侧的P型GaN层，其中，所述第一 InGaN/GaN多量子阱层中的阱层生长温度为TI，所述第二 InGaN/GaN多量子阱层中的阱层生长温度为T2，其中Tl > T2。 综上所述，根据本专利技术实施例的GaN基LED外延片的形成方法中，通过控制第一InGaN/GaN多量子阱层和第二 InGaN/GaN多量子阱层的阱层形成温度不同，改变了应力和能带结构，在未增加其他工艺的情况，实现了外延片随电流密度增大而仅有较低蓝移值。该形成方法具有工艺简单、成本低、制备的LED外延片蓝移值低、发光稳定性好等优点。 另外，根据本专利技术上述实施例的防伪瓶盖还可以具有如下附加的技术特征: 在本专利技术的一个实施例中，所述第一 InGaN/GaN多量子阱层和所述第二 InGaN/GaN 多量子阱层中，700°C 彡 Tl ( 800°C, 700°C ^ T2 ( 800°C，并且 O < T1-T2 ( 8°C。 在本专利技术的一个实施例中，所述第一 InGaN/GaN多量子阱层的阱层/垒层周期数2彡NI彡6且NI为整数，并且，所述第二 InGaN/GaN多量子阱层的阱层/垒层周期数2彡N2彡6且N2为整数。 在本专利技术的一个实施例中，还包括:在所述衬底与所述外延层之间形成本征GaN层。 在本专利技术的一个实施例中，还包括:在所述N型GaN层与第一 InGaN/GaN多量子阱层之间形成应力释放层。 在本专利技术的一个实施例中，还包括:在所述第二 InGaN/GaN多量子阱层与所述P型GaN层之间形成电子阻挡层。 在本专利技术的一个实施例中，还包括:形成辅助InGaN/GaN多量子阱层，所述辅助InGaN/GaN多量子阱层位于所述N型GaN层与所述第一 InGaN/GaN多量子阱层之间且紧邻所述第一 InGaN/GaN多量子阱层，用于调节所述GaN基LED外延片的量子阱总体周期数。 在本专利技术的一个实施例中，所述辅助InGaN/GaN多量子阱层中的阱层生长温度为T3, 700°C ^ Τ3 ( 800。。。 本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。 【专利附图】【附图说明】 本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种GaN基LED外延片，其特征在于，包括：衬底；和外延层，所述外延层位于所述衬底之上，包括依次堆叠的以下结构层：N型GaN层；位于所述N型GaN层一侧的第一InGaN/GaN多量子阱层；位于所述第一InGaN/GaN多量子阱层一侧的第二InGaN/GaN多量子阱层；位于所述第二InGaN/GaN多量子阱层一侧的P型GaN层，其中，所述第一InGaN/GaN多量子阱层中的阱层生长温度为T1，所述第二InGaN/GaN多量子阱层中的阱层生长温度为T2，其中T1＞T2。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：肖怀曙，谢春林，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44