一种氮化镓基发光二极管外延片及其生长方法技术

本发明专利技术公开了一种氮化镓基发光二极管外延片及其生长方法，属于发光二极管领域。所述发光二极管外延片包括衬底、以及依次层叠在所述衬底上的低温缓冲层、高温缓冲层、无掺杂GaN层、N型层、发光层MQW和P型层，其特征在于，所述高温缓冲层为未掺杂的InGaN层和掺镁的InGaN层交替生长的层叠结构，所述未掺杂的InGaN层的数量为n，所述掺镁的InGaN层的数量为n‑1，n>2且n为整数。通过在高温缓冲层掺杂镁，高温缓冲层主要是三维生长模式，镁有利于三维生长的优势，减少缺陷，提高材料的晶体质量。通过在高温缓冲层加入一点铟杂质，可以有效减少位错数量，减少缺陷，提高材料的晶体质量，从而提高发光二极管的内量子效率和抗静电能力。

Gallium nitride based LED epitaxial slice and its growing method

The invention discloses a gallium nitride based light-emitting diode epitaxial slice and a growth method thereof, belonging to the field of light-emitting diodes. The LED epitaxial wafer comprises a substrate, a low temperature buffer layer, and sequentially stacked on the substrate of high temperature buffer layer, an undoped GaN layer, N layer, MQW layer and P type light emitting layer, which is characterized in that the high temperature buffer layer to InGaN layer and InGaN layer of Mg doped alternately laminated structure the growth of undoped, the number of the undoped InGaN layer is n, the number of the InGaN layer of Mg doped n for 1, n> 2 and N as integer. By adding magnesium to the high temperature buffer layer, the high temperature buffer layer is mainly three-dimensional growth mode, and magnesium is advantageous to the advantages of three-dimensional growth, reduces defects and improves the crystal quality of the material. By adding a little indium impurity to the high temperature buffer layer, the number of dislocations can be effectively reduced, the defects can be reduced, the crystal quality of the material can be improved, and the internal quantum efficiency and the antistatic ability of the light-emitting diode can be improved.

【技术实现步骤摘要】
一种氮化镓基发光二极管外延片及其生长方法
本专利技术涉及发光二极管领域，特别涉及一种氮化镓基发光二极管外延片及其生长方法。
技术介绍
以氮化镓为代表的半导体发光二极管，因具有禁带宽度大、高电子饱和电子漂移速度、耐高温、大功率容量等优良特性。现有的氮化镓基发光二极管外延层的制备方法主要是在基底上进行外延材料生长。现有的氮化镓基外延主要是异质外延，其衬底材料与外延材料不同，通常具有晶格失配度大的问题，难以生长出高质量的外延层。目前主要采用的方法是首先在基底上用低温低压的方法形成三维岛状结构的晶粒，即缓冲层，然后在缓冲层晶粒上面生长包括无掺杂GaN层、N型层、发光层MQW(MultipleQuantumWell)和P型层。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：由于现有的缓冲层采用三维生长模式，而现有的生长条件多为低温低压的生长，低温低压的生长条件容易导致刃位错、螺旋位错等晶格缺陷，且位错一旦产生就很难消除，位错穿过无掺杂GaN层、N型层至发光层MQW。当正向电流通过，N型层中的电子和P型层中的空穴在被限制在量子阱层中复合发光时，位错缺陷会导致内量子效率降低。
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氮化镓基发光二极管外延片及其生长方法，所述技术方案如下：一方面，本专利技术提供了一种氮化镓基发光二极管外延片，包括衬底、以及依次层叠在所述衬底上的低温缓冲层、高温缓冲层、无掺杂GaN层、N型层、MQW发光层和P型层，所述高温缓冲层为未掺杂的InGaN层和掺镁的InGaN层交替生长的层叠结构，所述未掺杂的InGaN层的数量为n，所述掺镁的InGaN层的数量为n-1，n>2且n为整数。可选地，所述高温缓冲层是InxGa1-xN层，0<x<0.1。可选地，其特征在于，所述高温缓冲层的厚度为100-500nm。另一方面，本专利技术提供了一种氮化镓基发光二极管外延片的生长方法，所述方法包括：提供一衬底；在所述衬底上依次生长低温缓冲层、高温缓冲层、无掺杂GaN层、N型层、MQW发光层和P型层，其中，所述高温缓冲层为未掺杂的InGaN层和掺镁的InGaN层交替生长的层叠结构，所述未掺杂的InGaN层的数量为n，所述掺镁的InGaN层的数量为n-1，n>2且n为整数。可选地，所述高温缓冲层采用delta掺杂方式掺杂镁。可选地，所述高温缓冲层采用delta掺杂方式掺杂镁时，每次通入镁源的时间为5-80s。可选地，所述高温缓冲层采用delta掺杂方式掺杂镁时，每次通入镁源的时间为20s。可选地，所述高温缓冲层采用delta掺杂方式掺杂镁时，每次通入镁源的流量为10-1000sccm。可选地，所述高温缓冲层采用delta掺杂方式掺杂镁时，通入镁源的次数为2-10次。可选地，所述高温缓冲层的生长温度为900-1100℃。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过在高温缓冲层中掺杂镁，由于高温缓冲层是三维生长模式，一般在低温条件下生长，而低温生长会导致缺陷增多，掺入镁后，可以在提高生长温度的情况下维持高温缓冲层的三维生长，从而减少缺陷，提高材料的晶体质量。通过在高温缓冲层中加入一点铟杂质，可以有效减少位错数量，从而减少缺陷，提高材料的晶体质量，进而提高发光二极管的内量子效率和抗静电能力。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是本专利技术提供的一种氮化镓基发光二极管的外延片的结构示意图；图2是本专利技术提供的一种氮化镓基发光二极管的外延片的生长方法的流程图。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。实施例一本专利技术实施例提供了一种氮化镓基发光二极管外延片，图1是本专利技术提供的一种氮化镓基发光二极管的外延片的结构示意图，如图1所示，该氮化镓基发光二极管外延片包括衬底1以及覆盖在衬底1上的低温缓冲层2、高温缓冲层3、无掺杂GaN层4、N型层5、MQW发光层6和P型层7。其中，高温缓冲层3为未掺杂的InGaN层和掺镁的InGaN层交替生长的层叠结构，未掺杂的InGaN层的数量为n，掺镁的InGaN层的数量为n-1，n>2且n为整数。通过在高温缓冲层中掺杂镁，高温缓冲层主要是三维生长模式，镁有利于三维生长的优势，减少缺陷，提高材料的晶体质量。从而提高发光二极管的内量子效率和抗静电能力。通过在高温缓冲层中加入一点铟杂质，可以有效减少位错数量，减少缺陷，提高材料的晶体质量，从而提高发光二极管的内量子效率和抗静电能力。实现时，衬底1可以为蓝宝石衬底，在其它实施例中，也可选用其它材料的衬底，本专利技术对此不作限制。可选地，高温缓冲层3中未掺杂的InGaN层和掺镁的InGaN层均是InxGa1-xN层，未掺杂的InGaN层为InxGa1-xN层时，0<x<0.1，掺镁的InGaN层为InxGa1-xN层时，0<x<0.1。若x的取值大于0.1，高温缓冲层中的In含量过高，则会导致高温缓冲层与无掺杂GaN层的晶格参数差异大，从而造成高温缓冲层与无掺杂GaN层之间的应力过大，应力过大也会增加缺陷的产生。优选地，高温缓冲层3的厚度为100-500nm。可选地，低温缓冲层2为AIN缓冲层，厚度为10-35nm。可选地，无掺杂GaN层4的厚度为1-2μm。可选地，N型层5为N-GaN层，厚度为2-4μm。可选地，MQW发光层6为多周期量子阱层，由InGaN阱层和GaN垒层依次交替生长而成，InGaN阱层和GaN垒层的对数可以为5-15对。单层InGaN阱层的厚度为1-3nm，单层GaN垒层的厚度5-20nm。可选地，P型层7的厚度为100-800nm。可选地，该氮化镓基发光二极管外延片还包括缺陷阻挡层8，缺陷阻挡层8设置于N型层5和MQW发光层6之间，缺陷阻挡层8为掺Si的AlGaN层，其厚度为100-400nm。可选地，该氮化镓基发光二极管外延片还包括应力释放层9，应力释放层9设置于缺陷阻挡层8和MQW发光层6之间，应力释放层9为由高温GaN垒层和高温InGaN阱层交替生长构成的超晶格，高温GaN垒层和高温InGaN阱层的对数可以为2-6对，单层高温GaN垒层的厚度为50-200nm，单层高温InGaN阱层的厚度为1-5nm。可选地，该氮化镓基发光二极管外延片还包括电子阻挡层10，该电子阻挡层10生长于MQW发光层6上，电子阻挡层10为掺镁的AlGaN层，其厚度为50-200nm。可选地，该氮化镓基发光二极管外延片还包括P型接触层11，该P型接触层11生长于P型层7上，P型接触层11为掺Mg的GaN层，其厚度为5-30nm。实施例二本专利技术实施例提供了一种氮化镓基发光二极管外延片的生长方法，图2是本专利技术提供的一种氮化镓基发光二极管的外延片的生长方法的流程图，如图2所示，该生长方法适用于生长本专利技术实施例一提供的氮化镓基发光二极管外延片，该方法包括：步骤201、提供一衬底。具体地，衬底可以是蓝宝石衬底，也可以是Si衬底或Si本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化镓基发光二极管外延片，所述发光二极管外延片包括衬底、以及依次层叠在所述衬底上的低温缓冲层、高温缓冲层、无掺杂GaN层、N型层、MQW发光层和P型层，其特征在于，所述高温缓冲层为未掺杂的InGaN层和掺镁的InGaN层交替生长的层叠结构，所述未掺杂的InGaN层的数量为n，所述掺镁的InGaN层的数量为n‑1，n>2且n为整数。

【技术特征摘要】
1.一种氮化镓基发光二极管外延片，所述发光二极管外延片包括衬底、以及依次层叠在所述衬底上的低温缓冲层、高温缓冲层、无掺杂GaN层、N型层、MQW发光层和P型层，其特征在于，所述高温缓冲层为未掺杂的InGaN层和掺镁的InGaN层交替生长的层叠结构，所述未掺杂的InGaN层的数量为n，所述掺镁的InGaN层的数量为n-1，n>2且n为整数。2.根据权利要求1所述的氮化镓基发光二极管外延片，其特征在于，所述高温缓冲层是InxGa1-xN层，0<x<0.1。3.根据权利要求1所述的氮化镓基发光二极管外延片，其特征在于，所述高温缓冲层的厚度为100-500nm。4.一种氮化镓基发光二极管外延片的生长方法，其特征在于，所述方法包括：提供一衬底；在所述衬底上依次生长低温缓冲层、高温缓冲层、无掺杂GaN层、N型层、MQW发光层和P型层，其中，所述高温缓冲层为未掺杂的InGaN层和掺镁的InG...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘华容，万林，胡加辉，
申请(专利权)人：华灿光电浙江有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33