一种具有高空穴浓度的P-GaN蓝光LED外延结构制造技术

一种具有高空穴浓度的P-GaN蓝光LED外延结构，涉及发光二极管外延技术领域。本发明专利技术从下至上依次包括蓝宝石衬底、AlN缓冲层、U型GaN层、N型GaN层、有源区、电子阻挡层和P型GaN层。其结构特点是，所述P型GaN层从下至上依次包括交替生长的AlxGa1-xN层和MgN-In层，位于最顶层的MgN-In层上方置有P-AlGaN层。同现有技术相比，本发明专利技术具有较高的势垒高度，使载流子更容易跃迁到有源区，能够有效提高空穴浓度和迁移率，改善晶体质量，从而提高LED的亮度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及发光二极管外延
，特别是具有高空穴浓度P-GaN蓝光LED外延结构。
技术介绍
目前，随着LED行业快速的发展，人们对亮度的需求越来越高。决定LED亮度很关键一点是P-GaN的Mg浓度、迁移率、晶体质量等，很多专家学者，针对P-GaN先后提出二步生长法、P-AlGaN、高压生长等来改善P-GaN提高LED的亮度。现有技术中，蓝光LED外延结构包括蓝宝石衬底1、A1N缓冲层2、U型GaN层3、N型GaN层4、有源区5、电子阻挡层6和P型GaN层7，如图1所示。但是上述结构的P_GaN层7存在以下缺点:首先，P-GaN的浓度相对比较低；其次，它的迁移率也比较低；再次，在P-GaN的势垒高度低于P-AlGaN，限制一定的载流子移动；最后，P_GaN的晶体质量相对比较差，有一定的缺陷密度。因此，P-GaN会影响LED的光电特性。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的不足，本专利技术的目的是提供一种具有高空穴浓度P-GaN蓝光LED外延结构。它具有较高的势垒高度，使载流子更容易跃迁到有源区，能够有效提高空穴浓度和迁移率，改善晶体质量，从而提高LED的亮度。为了达到上述专利技术目的，本专利技术的技术方案以如下方式实现: 一种具有高空穴浓度的P-GaN蓝光LED外延结构，它从下至上依次包括蓝宝石衬底、A1N缓冲层、U型GaN层、N型GaN层、有源区、电子阻挡层和P型GaN层。其结构特点是，所述P型GaN层从下至上依次包括交替生长的AlxGal-xN层和MgN-1n层,位于最顶层的MgN-1n层上方置有P-AlGaN层。在上述的蓝光LED外延结构中，所述AlxGal-xN层和MgN_In层交替生长周期为1-50个周期，生长AlxGal-xN层的厚度为10-1000埃，其中A1组分为0〈χ〈1。生长MgN-1n层的厚度为5-500埃，其中In浓度为5χ1017 ~1χ1023 cm3。生长P-AlGaN层厚度为5_500nm，其中，Mg的掺杂浓度为5xl017 ~lxl023cm3。在上述的蓝光LED外延结构中，所述P型GaN层生长温度为800-1200°C，生长压力为75-1000mbar,在氮气、氢<气或者氣氮混合气环境中生长。在上述的蓝光LED外延结构中，所述P型GaN层采用Pss衬底、平衬底、非极性衬底、Si衬底或者SiC衬底任一种。在上述的蓝光LED外延结构中，所述AlxGal-xN层采用P_AlGaN层、P_AlGaInN层、AlGalnN 层、P-Al InN 层或者 A1 InN 层任一种。本专利技术由于采用了上述结构，将P型GaN层改变为AlxGal-xN层和MgN_In层交替生长的结构，由于AlGaN材料特性能整体提高势垒高度，虽然迁移率有所降低。但是，有更多的载流子跃迁到有源区，提高电子与空穴复合的效率。同时，本专利技术通过AlxGal-xN层和MgN-1n层交替生长，可以改善晶体质量、提高迁移率，增加空穴浓度，从而进一步提高LED的出光效率。下面结合附图和【具体实施方式】对本专利技术做进一步说明。【附图说明】图1是现有技术中LED外延结构示意图； 图2是本专利技术中LED外延结构示意图。【具体实施方式】参看图2，本专利技术的具有高空穴浓度P-GaN蓝光LED外延结构从下至上依次包括蓝宝石衬底1、A1N缓冲层2、U型GaN层3、N型GaN层4、有源区5、电子阻挡层6和P型GaN层7，其中的P型GaN层7包括AlxGal-xN层8、MgN-1n层9和P-AlGaN层10。实施例一: P型GaN层7从下至上依次包括AlxGal-xN层8、MgN-1n层9和P-AlGaN层10，AlxGal-xN层8和MgN-1n层9交替生长。AlxGal-xN层8和MgN-1n层9交替生长周期为1-50个周期，生长AlxGal-xN层8的厚度为10埃，其中A1组分为0〈χ〈1 ;生长MgN-1n层9的厚度为5 ±矣，In浓度为5xlOnCm3 ;生长P-AlGaN层10厚度为5nm，其中，Mg的掺杂浓度为5xlOncm3。P型GaN层7生长温度为800°C，生长压力为75mbar，在氮气、氢气或者氢氮混合环境中生长。P型GaN层7使用Pss衬底、平衬底、非极性衬底、Si衬底或者SiC等衬底。AlxGal-xN 层 8 也可以为 P-AlGaN 层、P-AlGalnN 层或 AlGalnN 层、Ρ-ΑΙΙηΝ 层或者AlInN层等。实施例二: 与实施例一不同的是:生长AlxGal-xN层8的厚度为500埃，生长MgN-1n层9的厚度为200 ±矣，In浓度为5xl02°cm3，生长P-AlGaN层10厚度为300nm，其中，Mg的掺杂浓度为5xl019cm3。P型GaN层7生长温度为1000°C，生长压力为400mbar。实施例三: 与实施例一不同的是:生长AlxGal-xN层8的厚度为1000埃，生长MgN-1n层9的厚度为500埃，In浓度为lxl023cm3，生长P-AlGaN层10厚度为500nm，其中，Mg的掺杂浓度为lxl023cm3。P型GaN层7生长温度为1200°C，生长压力为lOOOmbar。以上所述仅为本专利技术实施方案中的三种实施例，但是并不以此限制本专利技术。凡在本专利技术技术方案的范围之内，本领域的技术人员所作的任何修改、等同替换等显而易见的技术方案，均应属于本专利技术保护的范围。【主权项】1.一种具有高空穴浓度的P-GaN蓝光LED外延结构，它从下至上依次包括蓝宝石衬底(1)、A1N缓冲层(2)、U型GaN层(3)、N型GaN层(4)、有源区(5)、电子阻挡层(6)和P型GaN层(7)，其特征在于:所述P型GaN层(7)从下至上依次包括交替生长的AlxGal-xN层(8)和MgN-1n层(9)，位于最顶层的MgN-1n层(9)上方置有P-AlGaN层(10)。2.根据权利要求1所述的具有高空穴浓度的P-GaN蓝光LED外延结构，其特征在于:所述AlxGal-xN层(8)和MgN-1n层(9)交替生长周期为1_50个周期，生长AlxGal-xN层(8)的厚度为10-1000埃，其中A1组分为0〈χ〈1 ;生长MgN-1n层(9)的厚度为5-500 ±矣，其中In浓度为5xl017 ~lxl023 cm3;生长P-AlGaN层(10)厚度为5_500nm，其中，Mg的掺杂浓度为 5x1017 ?lxl023cm3。3.根据权利要求1或2所述的具有高空穴浓度的P-GaN蓝光LED外延结构，其特征在于:所述P型GaN层(7)生长温度为800-1200°C，生长压力为75_1000mbar，在氮气、氢气或者氢氮混合气环境中生长。4.根据权利要求3所述的具有高空穴浓度的P-GaN蓝光LED外延结构，其特征在于:所述P型GaN层(7)采用Pss衬底、平衬底、非极性衬底、Si衬底或者SiC衬底任一种。5.根据权利要求4所述的具有高空穴浓度的P-GaN蓝光LED外延结构，其特征在于:所述 AlxGal-xN 层(8)采用 P-AlGaN 层、P-AlGalnN 层、AlGalnN 层、Ρ-Α1ΙηΝ 层或者 AlInN层任一种。【专利摘要】一种具有高空穴浓度的P-GaN蓝光LED外延结构，涉及发光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有高空穴浓度的P‑GaN蓝光LED外延结构，它从下至上依次包括蓝宝石衬底（1）、AlN缓冲层（2）、U型GaN层（3）、N型GaN层（4）、有源区（5）、电子阻挡层（6）和P型GaN层（7），其特征在于：所述P型GaN层（7）从下至上依次包括交替生长的AlxGa1‑xN层（8）和MgN‑In层(9)，位于最顶层的MgN‑In层(9)上方置有P‑AlGaN层（10）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：田宇，余登永，郑建钦，曾欣尧，童敬文，吴东海，李鹏飞，
申请(专利权)人：南通同方半导体有限公司，同方股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11