新型发光二极管外延片及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种新型发光二极管外延片及其制备方法，属于发光二极管领域。该新型发光二极管外延片包括：衬底，以及依次覆盖在衬底上的u型GaN层、N型GaN层、多量子阱有源层、P型AlGaN层和P型GaN载流子层，多量子阱有源层包括交替生长的多个InGaN阱层和多个GaN垒层，所述GaN垒层包括依次覆盖在所述InGaN阱层上的第一GaN子层、第二GaN子层和第三GaN子层，所述第二GaN子层为生长过程中采用铟源进行表面处理的GaN子层。采用铟源处理生长的GaN相比于普通的GaN的晶格失配减小，同时垒结构的能带高度降低，使得注入多量子阱有源层中的空穴浓度明显增加，所以大大提高了电子和空穴在多量子阱有源层中的复合效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及发光二极管(英文Light Emitting D1de，简称LED)领域，特别涉及一种。
技术介绍
LED因高亮度、低热量、长寿命、无毒、可回收再利用等优点，被称为是21世纪最有发展前景的绿色照明光源。GaN基LED作为LED中最重要的一类，在众多领域都有着广泛的应用。现有的GaN基LED的外延片主要包括衬底、缓冲层、N型GaN层、多量子阱有源层、P型AlGaN层、P型GaN载流子层等。GaN基LED在工作过程中，N型GaN层中产生的电子和P型GaN载流子层中产生的空穴，在电场的作用下向多量子阱有源层迀移，并在多量子阱有源层中发生辐射复合，进而发光。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术至少存在以下问题:随着GaN基LED工作电流的增加，电流密度随之增大，在这种大电流密度场景下，注入多量子阱有源层中的电子也随之增多，导致部分电子未能与空穴在多量子阱有源层中复合而迀移至P型GaN载流子层中，致使电子溢漏的程度增加，使得大电流密度情况下LED芯片的发光效率下降。
技术实现思路
为了解决现有技术的问题，本专利技术实施例提供了一种。所述技术方案如下:第一方面，本专利技术实施例提供了一种新型发光二极管外延片，所述新型发光二极管外延片包括:衬底，以及依次覆盖在所述衬底上的u型GaN层、N型GaN层、多量子阱有源层、P型AlGaN层和P型GaN载流子层，所述多量子阱有源层包括交替生长的多个InGaN阱层和多个GaN皇层；所述GaN皇层包括依次覆盖在所述InGaN阱层上的第一 GaN子层、第二 GaN子层和第三GaN子层，所述第二 GaN子层为生长过程中采用铟源进行表面处理的GaN子层。在本专利技术实施例的一种实现方式中，所述第一 GaN子层的厚度为dl，所述第二GaN子层的厚度为d2，所述第三GaN子层的厚度为d3，lnm ^ dl ^ 2nm，4nm ^ d2 ^ 16nm，lnm d3 2nm。在本专利技术实施例的另一种实现方式中，所述第二 GaN子层为生长过程中采用流量为F的铟源进行表面处理的GaN子层，lOsccm ^ F ^ 500sccm。在本专利技术实施例的另一种实现方式中，所述第二 GaN子层为在生长温度T下采用铟源进行表面处理的GaN子层，900°C彡T彡1000°C。在本专利技术实施例的另一种实现方式中，所述InGaN讲层和GaN皇层的层数均为6。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种新型发光二极管外延片制备方法，所述方法包括:提供一衬底；在所述衬底上依次生长u型GaN层和N型GaN层；在所述N型GaN层上生长多量子阱有源层，所述多量子阱有源层包括交替生长的多个InGaN阱层和多个GaN皇层，所述GaN皇层包括依次覆盖在所述InGaN阱层上的第一GaN子层、第二 GaN子层和第三GaN子层，在所述第二 GaN子层的生长过程中，采用铟源对所述第二 GaN子层进行表面处理；在所述P型GaN皇上依次生长P型AlGaN层和P型GaN载流子层。在本专利技术实施例的一种实现方式中，所述第一 GaN子层的厚度为dl，所述第二GaN子层的厚度为d2，所述第三GaN子层的厚度为d3，lnm ^ dl ^ 2nm，4nm ^ d2 ^ 16nm，lnm d3 2nm。在本专利技术实施例的另一种实现方式中，在所述第二 GaN子层生长过程中，采用流量为F的铟源进行表面处理，lOsccm ^ F ^ 500sccm。在本专利技术实施例的另一种实现方式中，所述第二 GaN子层的生长温度为T，900。。彡 T 彡 ΙΟΟΟΓ ο在本专利技术实施例的另一种实现方式中，所述InGaN讲层和GaN皇层的层数均为6。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是:本专利技术实施例中，GaN皇层包括依次覆盖在InGaN阱层上的第一 GaN子层、第二GaN子层和第三GaN子层，其中，第二 GaN子层为生长过程中采用铟源进行表面处理的GaN子层，由于铟源在高温下不稳定很容易挥发，但铟源本身又参与了 GaN的结构生长，所以称之为采用铟源进行表面处理。在高温下生长的GaN对易挥发的铟源具有记忆效应，这种记忆效应下的结构可能是InGaN结构，也可能是InGaN结构中的In位置被缺陷取代，也有可能In的位置成了空位，上述三种结构相比于普通的GaN而言，更接近与GaN皇层相邻的InGaN阱的结构，因而减小了 GaN皇层和InGaN阱层间晶格失配(即采用铟源处理生长的GaN相比于普通的GaN的晶格失配减小)，同时皇结构的能带高度降低，使得注入多量子阱有源层中的空穴浓度明显增加，所以大大提高了电子和空穴在多量子阱有源层中的复合效率，同时由于进入到量子阱中空穴数量的增加，使得越过多量子阱有源层逃逸到P型GaN载流子层的电子数量明显减少，电子溢漏的程度减小，进一步提高了大电流密度下GaN基LED的发光效率。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的新型发光二极管外延片的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的新型发光二极管外延片制备方法的流程图。【具体实施方式】为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。图1是本专利技术实施例提供的一种新型发光二极管外延片的结构示意图，适用于蓝绿光波的GaN基LED，参见图1，该新型发光二极管外延片包括:衬底100，以及依次覆盖在衬底100上的u型GaN层101、N型GaN层102、多量子阱有源层103、P型AlGaN层104、以及P型GaN载流子层105，该多量子阱有源层103包括:交替生长的多个InGaN阱层113和多个GaN皇层123。具体地，GaN皇层123包括依次覆盖在InGaN阱层113上的第一 GaN子层、第二 GaN子层和第三GaN子层，第二 GaN子层为生长过程中采用铟源进行表面处理的GaN子层(图未示出)。表面处理是指在大于900度的高温下，生长GaN时通入铟源。由于铟在高温下难以进入晶体内部，最终大部分都挥发掉，但由于在生长的过程中通入过铟源，晶体的微观结构会发生细微的改变，从而产生记忆效应。其中，第一 GaN子层的厚度为dl，第二 GaN子层的厚度为d2，第三GaN子层的厚度为d3，lnm ^ dl ^ 2nm，4nm ^ d2 ^ 16nm，lnm ^ d3 ^ 2nm。在本实施例中，将采用铟源进行表面处理的第二 GaN子层的厚度设计成高于其他两个子层的形式，从而充分利用铟源表面处理所带来的减小晶格失配效果。在本专利技术实施例，也可以对其他两个子层进行铟源表面处理，但考虑到铟源的挥发性可能会对阱和皇的界面造成影响，使得阱和皇的界面出现不清晰的问题，因此在本专利技术实施例中优选对第二 GaN子层进行铟源表面处理。其中，第二 GaN子层为生长过程中采用流量为F的铟源进行表面处理的GaN子层，lOsccm彡F ( 500sccm。铟源的流量F是指制备第二 GaN子层时，通入铟源的流量，在通入铟源时，由于铟源只具有表面处理的功能，因此不宜采用500sCCm以上的流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型发光二极管外延片，所述新型发光二极管外延片包括：衬底，以及依次覆盖在所述衬底上的u型GaN层、N型GaN层、多量子阱有源层、P型AlGaN层和P型GaN载流子层，所述多量子阱有源层包括交替生长的多个InGaN阱层和多个GaN垒层；其特征在于，所述GaN垒层包括依次覆盖在所述InGaN阱层上的第一GaN子层、第二GaN子层和第三GaN子层，所述第二GaN子层为生长过程中采用铟源进行表面处理的GaN子层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙玉芹，王江波，
申请(专利权)人：华灿光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42