一种N-GaN层蓝光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N型GaN层包括生长厚度较薄的薄N-GaN层和生长厚度较厚的厚N-GaN层。所述薄N-GaN层与厚N-GaN层交替生长，或者厚N-GaN层与薄N-GaN层交替生长。交替生长周期为3-50个周期，N型GaN层中掺杂Si元素。同现有技术相比，本发明专利技术不但能够降低开启电压，还能够提高抗静电能力，有效提高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N-GaN层蓝光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，很多专家学者，不断的提出有助于提高亮度的新材料和新结构。其中，蓝光LED中N型GaN层是十分重要的一层。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。但是上述结构中的N型GaN层4存在以下缺点:首先，N型GaN层的电阻相对较高，使其电压相对较高，影响其整体的散热，减少其使用寿命；其次，由于电子的有效质量比较轻，大量的电子集聚，影响其电流扩展；最后，N型GaN层的晶体质量决定整个外延结构的好坏。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的缺点，本专利技术的目的是提供一种N-GaN层蓝光LED外延结构。它不但能够降低开启电压，还能够提高抗静电能力，有效提高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N-GaN层蓝光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N型GaN层包括生长厚度较薄的薄N-GaN层和生长厚度较厚的厚N-GaN层。所述薄N_GaN层与厚N_GaN层交替生长，或者厚N-GaN层与薄N-GaN层交替生长。交替生长周期为3_50个周期，N型GaN层中掺杂Si元素。在上述蓝光LED外延结构中，所述N型GaN层中交替生长的薄N_GaN层和厚N_GaN层从下至上每层中的Si掺杂浓度按比例逐渐降低，且薄N-GaN层为高浓度层，厚N-GaN层为低浓度层。在上述蓝光LED外延结构中，所述薄N-GaN层的厚度为10-1000 ±矣，生长N型，掺杂的Si元素浓度为lxlO17 cm3?5xl020 cm3。所述厚N-GaN层的厚度为20-2000埃，生长N型，掺杂的Si兀素浓度为lxlO17 cm3?5xl020 cm3。在上述蓝光LED外延结构中，所述N型GaN层的生长温度为800-1500°C，生长压力为75-1000mbar，N型GaN层在氮气、氢气或者氢氮混合气环境中生长。在上述蓝光LED外延结构中，所述N型GaN层采用N_InGaN、N-AlGaN或者N-AlGalnN中的任一种，所述薄N_GaN层与厚N_GaN层交替生长采用AlGaN/GaN、InGaN/GaN或者AlGalnN/GaN中的任一种。本专利技术由于采用了上述结构，将N型GaN层分为两大部分。第一大部分薄N_GaN层为高浓度生长部分，主要是为了通过高浓度来降低开启电压，高浓度条件下要生长薄N-GaN层，是因为生长过厚会产生较多的缺陷，使后面的晶体质量变差，从而影响亮度。第二大部分厚N-GaN层为低浓度厚生长部分，是为了将高浓度产生的大缺陷将其覆盖住，以提高晶体质量。同现有技术相比，本专利技术通过此种生长结构，即可以提高掺杂浓度，又可以保证晶体质量。从而，在一定程度上降低LED的开启电压，改善电流扩展效果，使MQW区域形成一些有助于发光的缺陷，最终提高复合效率。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是本专利技术一种LED外延结构示意图； 图3是本专利技术另一种LED外延结构7K意图； 图4是本专利技术中N型GaN层厚度与浓度关系示意图。【具体实施方式】参看图2和图3，本专利技术N-GaN层蓝光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。N型GaN层4包括生长厚度较薄的薄N-GaN层8和生长厚度较厚的厚N_GaN层9。薄N_GaN层8与厚N-GaN层9交替生长，或者厚N_GaN层9与薄N_GaN层8交替生长，交替生长周期为3-50个周期。N型GaN层4中掺杂Si元素。N型GaN层4中交替生长的薄N_GaN层8和厚N_GaN层9从下至上每层中的Si掺杂浓度按比例逐渐降低，且薄N-GaN层8为高浓度层，厚N-GaN层9为低浓度层。薄N_GaN层8的厚度为10-1000 ±矣，生长N型，掺杂的Si元素浓度为lxlO17 cm3 ~5xl02° cm3。厚N_GaN层9的厚度为20-2000埃，生长N型，掺杂的Si元素浓度为lxlO17 cm3?5xl020 cm3。N型GaN层4的生长温度为800-1500°C，生长压力为75-1000mbar，N型GaN层4在氮气、氢气或者氢氮混合气环境中生长。N型GaN层4采用N-1nGaN、N-AlGaN或者N-AlGalnN中的任一种，所述薄N-GaN层(8)与厚N-GaN层(9)交替生长采用AlGaN/GaN、InGaN/GaN或者AlGalnN/GaN中的任一种。参看图4，薄N-GaN层8和厚N_GaN层9交替生长，薄N_GaN层8和厚N_GaN层9的厚度不变，但薄N-GaN层8和厚N-GaN层9的Si掺杂浓度均按比例逐渐降低。本专利技术中N型GaN层4的具体生长可以采用以下几种实施方式: 实施例一: 生长N型GaN层4，温度为800°C，生长压力为300mbar，在氮气、氢气或者氢氮混合环境中生长3个周期。首先第一周期，生长高浓度薄N-GaN层8的厚度为10nm，生长N型，掺杂元素为Si，掺杂浓度为6xl017 cm3 ;再生长低浓度厚N-GaN层9生长温度为800°C，生长压力为300mbar,生长厚度为600nm,生长N型,掺杂兀素为Si,掺杂浓度为5xl017 cm3。其次第二周期，生长N-GaN生长温度为800°C，生长压力为300mbar.高浓度薄N_GaN层8的厚度为10nm，生长N型，掺杂元素为Si，掺杂浓度为4xl017 cm3。再生长低浓度厚N_GaN层9生长温度为800°C，生长压力为300mbar，生长厚度为600nm，生长N型，掺杂元素为Si，掺杂浓度为3xl017 cm3。最后第三周期，生长N-GaN生长温度为800°C，生长压力为300mbar.高浓度薄N-GaN层8的厚度为10nm，生长N型，掺杂元素为Si，掺杂浓度为2xl017 cm3。再生长低浓度厚N-GaN层9生长温度为800°C，生长压力为300mbar，生长厚度为600nm，生长N型，掺杂元素为Si，掺杂浓度为lxlO17 cm3。实施例二: 生长N型GaN层4，温度为800°C，生长压力为300mbar，在氮气、氢气或者氢氮混合环境中生长3个周期。首先第一周期，生长高浓度薄N-GaN层8的厚度为5nm，生长N型，掺杂元素为Si，掺杂浓度为6xl019 cm3。再生长低浓度厚N-GaN层9生长温度为1200°C，生长压力为300mbar,生长厚度为55nm,生长N型,掺杂兀素为Si,掺杂浓度为5xl019 cm3。其次第二周期，生长高浓度薄N-GaN层8的厚度为5nm，生长N型，掺杂元素为Si，掺杂浓度为4xl019 cm3。再生长低浓度厚N-GaN层9生长温度为1200°C，生长压力为300mbar，生长厚度为55nm，生长N型，掺杂元素为Si，掺杂浓度为3xl019 cm3。最后第三本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种N‑GaN层蓝光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N型GaN层（4）包括生长厚度较薄的薄N‑GaN层（8）和生长厚度较厚的厚N‑GaN层（9），所述薄N‑GaN层（8）与厚N‑GaN层（9）交替生长，或者厚N‑GaN层（9）与薄N‑GaN层（8）交替生长，交替生长周期为3‑50个周期，N型GaN层（4）中掺杂Si元素。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：田宇，俞登永，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
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