一种发光二极管的外延片及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种发光二极管的外延片及其制备方法，属于光电子技术领域。该外延片包括衬底、缓冲层、u型GaN层、n型GaN层、应力释放层、有源层和p型GaN层，应力释放层包括交替的InxGa(1‑x)N层和n型AlyGa(1‑y)N层，由于靠近n型GaN层的InxGa(1‑x)N层中In的组分含量小于靠近有源层的InxGa(1‑x)N层中的In的组分含量，应力释放层会使外延片的凹陷程度降低并出现较小程度的凸起，InmGa(1‑m)N阱层中的In的组分含量小于InxGa(1‑x)N层的组分含量，在生长有源层时有源层使外延片有向衬底一侧凹陷的趋势，与生长应力释放层后形成的凸起抵消，降低外延片的翘曲度。

Epitaxial slice of light-emitting diode and preparation method thereof

The invention discloses an epitaxial slice of a light-emitting diode and a preparation method thereof, which belongs to the field of photoelectron technology. The epitaxial wafer comprises a substrate, a buffer layer, GaN layer, N - type GaN layer, stress release layer, active layer and P GaN layer, the stress relief layer includes alternating InxGa (1 x) N layer and the N type AlyGa (1 y) N layer, due to the N type GaN layer InxGa (1 x) N layer In content is less than near the InxGa of the active layer (1 x) in the N layer of In components, the stress relief layer will make the epitaxial wafer to reduce the degree of depression and raised a lesser extent, InmGa (1 m) N quantum wells the In content is less than InxGa (1 x) N layer components, active in the growth of the active layer when the layer epitaxial wafer substrate to have depression tendency, and growth should be raised after the release layer offset formation force, reduce the wafer warpage.

【技术实现步骤摘要】
一种发光二极管的外延片及其制备方法
本专利技术涉及光电子
，特别涉及一种发光二极管的外延片及其制备方法。
技术介绍
发光二极管(英文：LightEmittingDiode，简称：LED)作为光电子产业中极具影响力的新产品，具有体积小、使用寿命长、颜色丰富多彩、能耗低等特点，广泛应用于照明、显示屏、信号灯、背光源、玩具等领域。LED的核心结构是外延片，外延片的制作对LED的光电特性有着较大的影响。GaN基LED的外延片通常都包括蓝宝石衬底和依次层叠设置在蓝宝石衬底上的缓冲层、u型GaN层、n型GaN层、有源层和p型GaN层。在GaN基LED的外延片中，由于蓝宝石衬底与GaN材料之间的晶格失配，同时n型GaN层和有源层的晶格常数相差较大，也存在晶格失配，晶格失配产生的应力会使得外延片的翘曲度增大，外延片向衬底一侧凹陷，外延片的表面中间低边缘高，因此导致外延片各处发出的光的波长不一致，降低发光波长的均匀性。
技术实现思路
为了解决现有的GaN基LED中，外延片翘曲度较大的问题，本专利技术实施例提供了一种发光二极管的外延片及其制备方法。所述技术方案如下：一方面，本专利技术实施例提供了一种发光二极管的外延片，所述外延片包括衬底和依次层叠在所述衬底上的缓冲层、u型GaN层、n型GaN层、应力释放层、有源层和p型GaN层，其中，所述应力释放层包括交替层叠设置的多层InxGa(1-x)N层和多层n型AlyGa(1-y)N层，且所述多层InxGa(1-x)N层中的In的组分含量逐层增加，所述有源层包括交替层叠设置的多层InmGa(1-m)N阱层和多层GaN垒层，其中0&lt;m<x＜1，0＜y＜0.5。优选地，所述InxGa(1-x)N层的厚度大于所述n型AlyGa(1-y)N层的厚度。进一步地，所述InxGa(1-x)N层的厚度为30～100nm。优选地，所述多层n型AlyGa(1-y)N层的Al的组分含量沿所述外延片的层叠方向变化。优选地，应力释放层的总厚度为300～500nm。可选地，所述n型AlyGa(1-y)N层的掺杂浓度为1E19cm-3～1E20cm-3。可选地，所述InxGa(1-x)N层和所述n型AlyGa(1-y)N层交替层叠的周期数为3～10。另一方面，本专利技术实施例还提供了一种发光二极管的外延片的制备方法，所述制备方法包括：提供一衬底；在所述衬底上依次生长缓冲层、u型GaN层、n型GaN层、应力释放层、有源层和p型GaN层，其中，所述应力释放层包括交替层叠设置的多层InxGa(1-x)N层和多层n型AlyGa(1-y)N层，且所述多层InxGa(1-x)N层中的In的组分含量逐层增加，所述有源层包括交替层叠设置的多层InmGa(1-m)N阱层和多层GaN垒层，其中0<m<x＜1，0＜y＜0.5。可选地，所述应力释放层的生长温度为800℃～900℃。可选地，所述应力释放层的生长压力为300～400mbar。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：在n型GaN层和有源层之间设置应力释放层，应力释放层包括交替层叠设置的多层InxGa(1-x)N层和多层n型AlyGa(1-y)N层，靠近n型GaN层的InxGa(1-x)N层中的In的组分含量小于靠近有源层的InxGa(1-x)N层中的In的组分含量，由于In的组分越高，InGaN层中的晶格越大，因此多层InxGa(1-x)N层中的晶格越来越大，越来越大的晶格使得原本凹陷的外延片逐渐变平并最终向外凸起。同时有源层的InmGa(1-m)N阱层中的In的组分含量小于应力释放层的InxGa(1-x)N层中的In的组分含量，因此在生长有源层时，In的组分含量会降低，InGaN层中的晶格会变小，变小的晶格使得外延片具有向内凹陷的趋势，向内凹陷的趋势抵消掉之前形成的凸起，降低了外延片的翘曲度，使得有源层内各处发出的光的波长更加接近，提高了发光波长的均匀性。另外，n型AlyGa(1-y)N层对电子有缓冲和阻挡的作用，有利于电流的横向扩展，提高发光效率，降低LED芯片的正向电压，降低能耗，延长使用寿命。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一种发光二极管的外延片的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种发光二极管的外延片的制备方法的流程图；图3是本专利技术实施例提供的另一种发光二极管的外延片的制备方法的流程图；图4～图9是本专利技术实施例提供的发光二极管的外延片制作过程中的结构示意图。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发光二极管的外延片的结构示意图，如图1所示，该外延片包括衬底10和依次层叠在衬底10上的缓冲层20、u型GaN层30、n型GaN层40、应力释放层50、有源层60和p型GaN层70，其中，应力释放层50包括交替层叠设置的多层InxGa(1-x)N层51和多层n型AlyGa(1-y)N层52，且多层InxGa(1-x)N层51中的In的组分含量逐层增加，有源层60包括交替层叠设置的多层InmGa(1-m)N阱层61和多层GaN垒层62，其中0<m<x＜1，0＜y＜0.5。具体地，靠近n型GaN层40的InxGa(1-x)N层51中的In的组分含量小于靠近有源层60的InxGa(1-x)N层51中的In的组分含量。本专利技术实施例提供在n型GaN层和有源层之间设置应力释放层，应力释放层包括交替层叠设置的多层InxGa(1-x)N层和多层n型AlyGa(1-y)N层，靠近n型GaN层的InxGa(1-x)N层中的In的组分含量小于靠近有源层的InxGa(1-x)N层中的In的组分含量，由于In的组分越高，InGaN层中的晶格越大，因此多层InxGa(1-x)N层中的晶格越来越大，越来越大的晶格使得原本凹陷的外延片逐渐变平并最终向外凸起。同时有源层的InmGa(1-m)N阱层中的In的组分含量小于应力释放层的InxGa(1-x)N层中的In的组分含量，因此在生长有源层时，In的组分含量会降低，InGaN层中的晶格会变小，变小的晶格使得外延片具有向内凹陷的趋势，向内凹陷的趋势抵消掉之前形成的凸起，降低了外延片的翘曲度，使得有源层内各处发出的光的波长更加接近，提高了发光波长的均匀性。另外，n型AlyGa(1-y)N层对电子有缓冲和阻挡的作用，有利于电流的横向扩展，提高发光效率，降低LED芯片的正向电压，降低能耗，延长使用寿命。需要说明的是，图1仅为示例，并不用以限制InxGa(1-x)N层51和n型AlyGa(1-y)N层52的层数，InmGa(1-m)N阱层61和GaN垒层62的层数，在其他实施例中，InxGa(1-x)N层51和n型AlyGa(1-y)N层52的层数可以更多也可以更少，InmGa(1-m)N阱层61和GaN垒层62的层数可以更多也可以更少。实现时，衬底10可以为蓝宝石衬底。在其他实施例中还可以选用其他衬本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管的外延片，其特征在于，所述外延片包括衬底和依次层叠在所述衬底上的缓冲层、u型GaN层、n型GaN层、应力释放层、有源层和p型GaN层，其中，所述应力释放层包括交替层叠设置的多层InxGa(1‑x)N层和多层n型AlyGa(1‑y)N层，且所述多层InxGa(1‑x)N层中的In的组分含量逐层增加，所述有源层包括交替层叠设置的多层InmGa(1‑m)N阱层和多层GaN垒层，其中0<m<x＜1，0＜y＜0.5。

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管的外延片，其特征在于，所述外延片包括衬底和依次层叠在所述衬底上的缓冲层、u型GaN层、n型GaN层、应力释放层、有源层和p型GaN层，其中，所述应力释放层包括交替层叠设置的多层InxGa(1-x)N层和多层n型AlyGa(1-y)N层，且所述多层InxGa(1-x)N层中的In的组分含量逐层增加，所述有源层包括交替层叠设置的多层InmGa(1-m)N阱层和多层GaN垒层，其中0<m<x＜1，0＜y＜0.5。2.根据权利要求1所述的外延片，其特征在于，所述InxGa(1-x)N层的厚度大于所述n型AlyGa(1-y)N层的厚度。3.根据权利要求1所述的外延片，其特征在于，所述InxGa(1-x)N层的厚度为30～100nm。4.根据权利要求1或2所述的外延片，其特征在于，所述多层n型AlyGa(1-y)N层的Al的组分含量沿所述外延片的层叠方向变化。5.根据权利要求1或2所述的外延片，其特征在于，应力释放层的总厚度为300～500nm。6.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：武艳萍，
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