一种LED外延结构及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种LED外延结构及其制备方法，LED外延结构包括：衬底；位于衬底上的第一类型外延层；位于第一类型外延层上的调节层，调节层包括N个周期层叠的第一势阱层和第一势垒层，从第一个周期至第N个周期，第一势阱层中含In的组分呈渐变式变化，和/或第一势垒层中含Al的组分呈渐变式变化，其中，N为大于等于3的整数；位于调节层上的量子阱结构层；位于量子阱结构层上的第二类型外延层。因在第一类型外延层和量子阱结构层之间加入了调节层，调节层的第一势阱层中含In的组分和/或第一势垒层中含Al的组分呈渐变式变化，能改善外延层的晶体质量和应力状态，有效改善大电流下载流子泄露的问题，提升LED的亮度。

A LED epitaxial structure and its preparation method

The present invention discloses a LED epitaxial structure and a preparation method. The LED epitaxial structure consists of a substrate, a first type epitaxial layer on a substrate, an adjustment layer on the first type epitaxial layer, an adjustment layer including a first potential well layer and a first barrier layer of N periodic laminates, from the first period to the first N period, the first potential well. The components containing In in the layer change gradually, and the components of Al in the first barrier layer are gradually changing, in which N is an integer greater than 3, the quantum well structure layer on the adjustment layer, and the second type epitaxial layer on the structure layer of the quantum well. Because the adjustment layer is added between the first type of epitaxial layer and the quantum well structure layer, the composition of In in the first potential layer of the adjustment layer and the component of Al in the first barrier layer are changing gradually. It can improve the crystal quality and stress state of the epitaxial layer, effectively improve the problem of the carrier leakage under the large current and enhance the brightness of the LED. .

【技术实现步骤摘要】
一种LED外延结构及其制备方法
本专利技术属于半导体发光领域，特别是涉及一种LED外延结构及其制备方法。
技术介绍
随着科技进步和新型能源发展，发光二极管(LightEmittingDiode，简称LED)的应用越来越广泛，诸如商业照明、舞台灯、汽车头灯或袖珍投影机等高端大功率高亮度LED的应用。在高端大功率LED的应用中，LED需要在大电流下工作，而LED的发光效率却会随着电流的上升而减弱，影响LED的亮度。因此，为了解决上述问题，有必要提供一种LED外延结构及其制备方法，来提升大电流下LED的亮度。
技术实现思路
本专利技术针对LED的发光效率会随着电流上升而减弱的现象，提供一种LED外延结构及其制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种LED外延结构，包括：衬底；第一类型外延层，位于所述衬底上；调节层，位于所述第一类型外延层上，所述调节层包括N个周期层叠的第一势阱层和第一势垒层，从第一个周期至第N个周期，所述第一势阱层中含In的组分呈渐变式变化，和/或所述第一势垒层中含Al的组分呈渐变式变化；量子阱结构层，位于所述调节层上，所述量子阱结构层包括周期层叠的第二势阱层和第二势垒层；第二类型外延层，位于所述量子阱结构层上；其中，N为大于等于3的整数。进一步的，在所述LED外延结构中，所述渐变式变化包括至少一个呈抛物线型的周期渐变式变化。较佳的，在所述LED外延结构中，所述周期渐变式变化包括所述第一势阱层中含In的组分呈先递增后递减的变化，或所述第一势阱层中含In的组分呈先递减后递增的变化。较佳的，在所述LED外延结构中，所述周期渐变式变化包括所述第一势垒层中含Al的组分呈先递增后递减的变化，或所述第一势垒层中含Al的组分呈先递减后递增的变化。较佳的，在所述LED外延结构中，所述第一势阱层中含In的组分的渐变方式和所述第一势垒层中含Al的组分的渐变方式一致。较佳的，在所述LED外延结构中，所述第一势阱层为InxGa1-xN，第一势垒层为AlyGa1-yN，其中In的组分x在0～25％之间，Al的组分y在0～40％之间。进一步的，在所述LED外延结构中，所述第一势阱层的厚度在1.0nm～3.0nm之间，所述第一势垒层的厚度在2.0nm～4.0nm之间。进一步的，所述LED外延结构还包括一成核层，所述成核层位于所述衬底和所述第一类型外延层之间。进一步的，在所述LED外延结构中，所述第一类型外延层包括位于所述衬底上且自下至上层叠的未掺杂氮化物层和N型氮化物层。进一步的，在所述LED外延结构中，所述第二类型外延层包括位于所述量子阱结构层上且自下至上层叠的P型电子阻挡层和P型氮化物层。进一步的，在所述LED外延结构中，所述衬底为蓝宝石衬底、氮化镓衬底、氮化铝衬底、硅衬底或碳化硅衬底。根据本专利技术的另一面，本专利技术还提供一种LED外延结构的制备方法，所述制备方法包括：提供一衬底；在所述衬底上生长第一类型外延层；在所述第一类型外延层上生长调节层，所述调节层包括N个周期层叠的第一势阱层和第一势垒层，从第一个周期至第N个周期，所述第一势阱层中含In的组分呈渐变式变化，和/或所述第一势垒层中含Al的组分呈渐变式变化，其中，N为大于等于3的整数；在所述调节层上生长量子阱结构层，所述量子阱结构层包括周期层叠的第二势阱层和第二势垒层；在所述量子阱结构层上生长第二类型外延层。进一步的，在所述的制备方法中，所述渐变式变化包括至少一个呈抛物线型的周期渐变式变化。较佳的，在所述的制备方法中，所述周期渐变式变化包括所述第一势阱层中含In的组分呈先递增后递减的变化，或所述第一势阱层中含In的组分呈先递减后递增的变化。较佳的，在所述的制备方法中，所述周期渐变式变化包括所述第一势垒层中含Al的组分呈先递增后递减的变化，或所述第一势垒层中含Al的组分呈先递减后递增的变化。较佳的，在所述的制备方法中，所述第一势阱层中含In的组分的渐变方式和所述第一势垒层中含Al的组分的渐变方式一致。较佳的，在所述的制备方法中，所述第一势阱层为InxGa1-xN，第一势垒层为AlyGa1-yN，其中In的组分x在0～25％之间，Al的组分y在0～40％之间。进一步的，在所述的制备方法中，所述第一势阱层的厚度在1.0nm～3.0nm之间，所述第一势垒层的厚度在2.0nm～4.0nm之间。进一步的，在所述的制备方法中，所述调节层的生长温度在700摄氏度～900摄氏度之间。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所述的LED外延结构包括：衬底；位于所述衬底上的第一类型外延层；位于所述第一类型外延层上的调节层，所述调节层包括N个周期层叠的第一势阱层和第一势垒层，从第一个周期至第N个周期，所述第一势阱层中含In的组分呈渐变式变化，和/或所述第一势垒层中含Al的组分呈渐变式变化，其中，N为大于等于3的整数；位于所述调节层上的量子阱结构层，所述量子阱结构层包括周期层叠的第二势阱层和第二势垒层；位于所述量子阱结构层上的第二类型外延层。因在所述第一类型外延层和所述量子阱结构层之间加入了调节层，所述调节层的第一势阱层中含In的组分和/或第一势垒层中含Al的组分呈渐变式变化，材料组分的变化相应的改变外延层的晶格常数，不同晶格常数的外延层堆叠会产生相应的应力，则所述调节层可以改善后续量子阱结构层和第二类外延层的晶体质量和应力状态，同时，也可以作为电子迁移的缓冲层，能有效改善大电流下载流子泄露的问题，从而提高LED在大电流下的发光效率，提升LED的亮度。进一步的，在所述LED外延结构的调节层中，所述渐变式变化包括至少一个呈抛物线型的周期渐变式变化，所述周期渐变式变化包括所述第一势阱层中含In的组分呈先递增后递减的变化，或所述第一势阱层中含In的组分呈先递减后递增的变化；所述周期渐变式变化包括所述第一势垒层中含Al的组分呈先递增后递减的变化，或所述第一势垒层中含Al的组分呈先递减后递增的变化；以及所述第一势阱层中含In的组分的渐变方式和所述第一势垒层中含Al的组分的渐变方式一致。这样，所述调节层中所述第一势阱层中含In的组分和所述第一势垒层中含Al的组分呈有规律的变化，能够使层叠结构的调节层达到最大最好的改变后续外延层应力状态的效果，从而最大程度上改善大电流下载流子泄露的问题，进一步提高LED的发光效率，提升LED的亮度。附图说明图1为本专利技术一种LED外延结构的制备方法的流程图；图2至图6为本专利技术实施例1中一种LED外延结构的制备方法的各工艺步骤中外延结构的示意图；图7为本专利技术实施例2中一种LED外延结构的制备方法中对应的部分外延结构的示意图；图8为本专利技术实施例3中一种LED外延结构的制备方法中对应的部分外延结构的示意图。具体实施方式下面将结合流程图和示意图对本专利技术的一种LED外延结构及其制备方法进行更详细的描述，其中表示了本专利技术的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本专利技术，而仍然实现本专利技术的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本专利技术的限制。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本专利技术。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LED外延结构，其特征在于，包括：衬底；第一类型外延层，位于所述衬底上；调节层，位于所述第一类型外延层上，所述调节层包括N个周期层叠的第一势阱层和第一势垒层，从第一个周期至第N个周期，所述第一势阱层中含In的组分呈渐变式变化，和/或所述第一势垒层中含Al的组分呈渐变式变化；量子阱结构层，位于所述调节层上，所述量子阱结构层包括周期层叠的第二势阱层和第二势垒层；第二类型外延层，位于所述量子阱结构层上；其中，N为大于等于3的整数。

【技术特征摘要】
1.一种LED外延结构，其特征在于，包括：衬底；第一类型外延层，位于所述衬底上；调节层，位于所述第一类型外延层上，所述调节层包括N个周期层叠的第一势阱层和第一势垒层，从第一个周期至第N个周期，所述第一势阱层中含In的组分呈渐变式变化，和/或所述第一势垒层中含Al的组分呈渐变式变化；量子阱结构层，位于所述调节层上，所述量子阱结构层包括周期层叠的第二势阱层和第二势垒层；第二类型外延层，位于所述量子阱结构层上；其中，N为大于等于3的整数。2.如权利要求1所述的LED外延结构，其特征在于，所述渐变式变化包括至少一个呈抛物线型的周期渐变式变化。3.如权利要求2所述的LED外延结构，其特征在于，所述周期渐变式变化包括所述第一势阱层中含In的组分呈先递增后递减的变化，或所述第一势阱层中含In的组分呈先递减后递增的变化。4.如权利要求2所述的LED外延结构，其特征在于，所述周期渐变式变化包括所述第一势垒层中含Al的组分呈先递增后递减的变化，或所述第一势垒层中含Al的组分呈先递减后递增的变化。5.如权利要求1所述的LED外延结构，其特征在于，所述第一势阱层中含In的组分的渐变方式和所述第一势垒层中含Al的组分的渐变方式一致。6.如权利要求1所述的LED外延结构，其特征在于，所述第一势阱层为InxGa1-xN，第一势垒层为AlyGa1-yN，其中In的组分x在0～25％之间，Al的组分y在0～40％之间。7.如权利要求6所述的LED外延结构，其特征在于，所述第一势阱层的厚度在1.0nm～3.0nm之间，所述第一势垒层的厚度在2.0nm～4.0nm之间。8.如权利要求1至7任意一项所述的LED外延结构，其特征在于，所述LED外延结构还包括一成核层，所述成核层位于所述衬底和所述第一类型外延层之间。9.如权利要求1至7任意一项所述的LED外延结构，其特征在于，所述第一类型外延层包括位于所述衬底上且自下至上层叠的未掺杂氮化物层和N型氮化物层。10.如权利要求1至7任意一项所述的LED外延结构，其特征在于，所述第二类型外...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢国军，马后永，
申请(专利权)人：映瑞光电科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31