一种InGaN基蓝绿光发光二极管外延结构及生长方法技术

本发明专利技术提供了一种InGaN基蓝绿光发光二极管的外延生长方法及其结构，其外延结构的生长方法包括以下具体步骤：将蓝宝石衬底在氨气气氛中进行高温退火处理，将温度降低至530-580度，并调整外延生长气氛以生长低温InGaN成核层，之后升高温度并依次生长InGaN非故意掺杂层、n型InGaN层、InyGa1-yN/InxGa1-xN（y>x）多量子阱有源层、p-AlInGaN电子阻挡层、p型InGaN层和p++型InGaN接触层。本发明专利技术所提供的InGaN基蓝绿光LED外延结构由于减小了量子阱材料与基体材料的晶格失配，可有效减小有源区中的压电极化场，从而提高发光效率。

【技术实现步骤摘要】
一种InGaN基蓝绿光发光二极管外延结构及生长方法
本专利技术涉及一种InGaN基蓝绿光发光二极管外延结构及生长方法，属于光电材料与器件领域。
技术介绍
GaN基高亮度蓝、绿、白发光二极管（LED）由于具有能耗低、寿命长、无污染、抗恶劣环境能力强等特点，广泛应用于显示和照明等多个领域。对于传统的GaN基蓝绿LED来说，其有源区基本结构是InGaN/GaN多量子阱。尽管GaN基半导体材料和器件获得了极大的发展，然而依然存在诸多科学和技术问题有待解决。第一，InGaN/GaN量子阱中的量子限制斯塔克效应问题。由于InGaN的晶格常数大于GaN的晶格常数，在沿[0001]方向生长的InGaN/GaN量子阱中，GaN势垒层与InGaN势阱层（尤其是高In组分的InGaN）之间存在较大的晶格失配，InGaN层受到压应力作用，在有源区中产生强的压电极化场。极化电场的存在会使量子阱的能带发生倾斜，产生量子限制斯塔克效应。其结果是量子阱处的禁带宽度会减小，同时量子阱导带的电子本征波函数与价带的空穴本征波函数在空间上发生分离，使得电子与空穴在有源区的复合几率显著下降，量子阱的发光效率降低。可以说，由压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种InGaN基蓝绿光发光二极管外延结构，其特征在于，包括由下而上依次排列的低温InGaN成核层（2）、高温InGaN非故意掺杂层（3）、n型InGaN层（4）、InyGa1‑yN/InxGa1‑xN（y>x）多量子阱层（5）、p‑AlInGaN电子阻挡层（6）、p型InGaN层（7）和p++型InGaN接触层（8）。

【技术特征摘要】
1.一种InGaN基蓝绿光发光二极管外延结构的生长方法，所述InGaN基蓝绿光发光二极管外延结构包括由下而上依次排列的低温InGaN成核层（2）、高温InGaN非故意掺杂层（3）、n型InGaN层（4）、InyGa1-yN/InxGa1-xN（y>x）多量子阱层（5）、p-AlInGaN电子阻挡层（6）、p型InGaN层（7）和p++型InGaN接触层（8）；位于最底层的低温InGaN成核层（2）生长在（0001）面蓝宝石衬底（1）上；其特征在于，所述方法包括如下步骤：（1）衬底退火处理：将（0001）面蓝宝石衬底在氢气气氛中进行退火，退火温度为1060℃，然后降温到580℃并通入氨气，对衬底进行氮化处理6分钟；（2）生长低温InGaN成核层：将氢气气氛转换成氮气气氛，打开镓源TMGa和铟源TMIn，在通入0-200sccm氢气条件下，在530-580℃温度下生长30nm厚的低温InGaN成核层，生长压力为600mbar；（3）生长高温InGaN非故意掺杂层：关闭TMGa和TMIn，将温度升至770℃，压强降至150mbar，再次打开TMGa和TMIn，生长0.2-1.5微米的非故意掺杂InGaN层；（4）生长n型InGaN层：保持上一步骤中的生长温度和压力不变，通入硅烷，生长厚度为0.3-2.5微米的Si掺杂的n型InGaN层，载流子浓度量级为1018cm-3，生长结束后关闭硅烷；（5）生长InyGa1-yN/InxGa1-xN（y>x）多量子阱层：关闭TMGa，打...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟光美，李学敏，梅伏洪，张华，马淑芳，刘青明，李小杜，王皓田，许并社，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西;14