一种GaN基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GaN基LED外延结构及其制备方法，GaN基LED外延结构包括：衬底，包括周期层叠的AlInN层和GaN层的非掺杂外延层，和位于所述非掺杂外延层上且自下至上依次层叠的第一类型外延层、量子阱层以及第二类型外延层，因所述非掺杂外延层包括周期层叠的AlInN层和GaN层，这种周期层叠的结构可以改变其应力状态，有利于降低其位错，为后续外延层提供高晶体质量的平台，不仅可以提高LED外延结构的晶体质量，提升LED的抗静电能力和抗老化能力，而且还能够提高LED的发光效率。

【技术实现步骤摘要】
一种GaN基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GaN基LED外延结构及其制备方法。
技术介绍
发光二极管(LightEmittingDiode，简称LED)具有寿命长、耗能少、体积小、响应快、抗震、抗低温、绿色环保等突出的优点，是近年来全球最具发展前景的高
之一，被称为第四代照明光源或绿色光源，将成为人类照明史上继白炽灯、荧光灯之后的又一次标志性飞跃。在通用照明、显示、背光等领域已经得到广泛的应用。随着LED产业的发展，以及在商业照明、舞台灯、汽车头灯或袖珍投影机等高端大功率器件上的应用，对LED外延结构的晶体质量、LED的发光效率等提出了更高的要求。因此，有必要提供一种GaN基LED外延结构及其制备方法，以提高LED外延结构的晶体质量，同时有效提高LED的发光效率。
技术实现思路
本专利技术提供一种GaN基LED外延结构及其制备方法，有利于降低LED外延结构的位错，提高LED外延结的晶体质量，同时有效提高LED的发光效率。为达到上述技术效果，本专利技术提供一种GaN基LED外延结构，包括：衬底；非掺杂外延层，位于所述衬底上，且所述非掺杂外延层包括周期层叠的AlInN层和GaN层；第一类型外延层，位于所述非掺杂外延层上；量子阱层，位于所述第一类型外延层上；以及第二类型外延层，位于所述量子阱层上。进一步的，在所述GaN基LED外延结构中，所述非掺杂外延层包括至少一个Al1-xInxN/GaN/Al1-yInyN/GaN的周期结构层，其中，0<x≤y<1。较佳的，在所述GaN基LED外延结构中，所述非掺杂外延层包括两个以上的所述周期结构层。可选的，在所述GaN基LED外延结构中，所有的所述周期结构层的In组分x相同，或至少部分所述周期结构层的In组分x不同；所有的所述周期结构层的In组分y相同，或至少部分所述周期结构层的In组分y不同。可选的，在所述GaN基LED外延结构中，所述周期结构层的In组分x呈渐变式变化；所述周期结构层的In组分y呈渐变式变化。较佳的，在所述GaN基LED外延结构中，所述周期结构层的In组分x呈递增或递减变化；所述周期结构层的In组分y呈递增或递减变化。进一步的，在所述GaN基LED外延结构中，In组分x在0.06～0.18之间，In组分y在0.18～0.30之间。较佳的，在所述GaN基LED外延结构中，所述AlInN层具有粗糙表面。可选的，在所述GaN基LED外延结构中，所述AlInN层的粗糙表面为孔状结构。进一步的，在所述GaN基LED外延结构中，所述非掺杂外延层的厚度为2.0um～4.0um。进一步的，在所述GaN基LED外延结构中，所述AlInN层的厚度在20nm～50nm之间，所述GaN层的厚度在40nm～100nm之间。根据本专利技术的另一面，本专利技术还提供一种GaN基LED外延结构的制备方法，所述制备方法包括：提供一衬底；在所述衬底上生长非掺杂外延层，所述非掺杂外延层包括周期层叠的AlInN层和GaN层；在所述非掺杂外延层上生长第一类型外延层；在所述第一类型外延层上生长量子阱层；以及在所述量子阱层上生长第二类型外延层。进一步的，在所述的制备方法中，所述非掺杂外延层包括至少一个Al1-xInxN/GaN/Al1-yInyN/GaN的周期结构层，其中，0<x≤y<1。较佳的，在所述的制备方法中，所述非掺杂外延层包括两个以上的所述周期结构层。可选的，在所述的制备方法中，所有的所述周期结构层的In组分x相同，或至少部分所述周期结构层的In组分x不同；所有的所述周期结构层中的In组分y相同，或至少部分所述周期结构层中的In组分y不同。进一步的，在所述的制备方法中，所述周期结构层的In组分x呈渐变式变化；所述周期结构层的In组分y呈渐变式变化。较佳的，在所述的制备方法中，所述周期结构层的In组分x呈递增或递减变化；所述周期结构层的In组分y呈递增或递减变化。进一步的，在所述的制备方法中，In组分x在0.06～0.18之间，In组分y在0.12～0.23之间。较佳的，在所述的制备方法中，所述AlInN层具有粗糙表面。较佳的，在所述的制备方法中，所述AlInN层的粗糙表面为孔状结构。进一步的，在所述的制备方法中，所述非掺杂外延层的生长温度在650摄氏度～1200摄氏度之间。进一步的，在所述的制备方法中，所述AlInN层的生长温度在650摄氏度～950摄氏度之间。进一步的，在所述的制备方法中，所述非掺杂外延层的生长压力在50Torr～600Torr之间。进一步的，在生长所述非掺杂外延层时，V族源和III族源的流量摩尔比在2000～8000，其中，三甲基铟和三甲基铝的流量摩尔比在2～8之间。进一步的，在所述的制备方法中，所述非掺杂外延层的厚度为2.0um～4.0um。进一步的，在所述的制备方法中，所述AlInN层的厚度在20nm～50nm之间，所述GaN层的厚度在40nm～100nm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GaN基LED外延结构包括：衬底，包括周期层叠的AlInN层和GaN层的非掺杂外延层，和位于所述非掺杂外延层上且自下至上依次层叠的第一类型外延层、量子阱层以及第二类型外延层，因所述非掺杂外延层包括周期层叠的AlInN层和GaN层，这种周期层叠的结构可以改变其应力状态，有利于降低其位错，为后续外延层提供高晶体质量的平台，不仅可以提高LED外延结构的晶体质量，提升LED的抗静电能力和抗老化能力，而且还能够提高LED的发光效率。进一步的，所述非掺杂外延层包括至少一个Al1-xInxN/GaN/Al1-yInyN/GaN的周期结构层，其中，0<x≤y<1，所述非掺杂外延层包括两个以上的所述周期结构层，则所述非掺杂外延层的应力状态处于压应力和张应力的交替变化中，进一步可以降低其位错，提高LED外延结构的晶体质量，提升LED的抗静电能力和抗老化能力。此外，所述AlInN层具有孔状结构的表面，能够提高LED的出光效率，即进一步提升LED的发光效率。附图说明图1为本专利技术实施例中一种GaN基LED外延结构的制备方法的流程图；图2、图3、图5至图7为本专利技术实施例中一种GaN基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4为本专利技术实施例中AlInN层的表面形貌图。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GaN基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、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。本专利技术的核心思想在于，本专利技术提供一种GaN基LED外延结构，包括：衬底；非掺杂外延层，位于所述衬底上，且所述非掺杂外延层包括周期层叠的AlInN层和GaN层；第一类型外延层，位于所述非掺杂外延本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种GaN基LED外延结构，其特征在于，包括：衬底；非掺杂外延层，位于所述衬底上，且所述非掺杂外延层包括周期层叠的AlInN层和GaN层；第一类型外延层，位于所述非掺杂外延层上；量子阱层，位于所述第一类型外延层上；以及第二类型外延层，位于所述量子阱层上。

【技术特征摘要】
1.一种GaN基LED外延结构，其特征在于，包括：衬底；非掺杂外延层，位于所述衬底上，且所述非掺杂外延层包括周期层叠的AlInN层和GaN层；第一类型外延层，位于所述非掺杂外延层上；量子阱层，位于所述第一类型外延层上；以及第二类型外延层，位于所述量子阱层上。2.如权利要求1所述的GaN基LED外延结构，其特征在于，所述非掺杂外延层包括至少一个Al1-xInxN/GaN/Al1-yInyN/GaN的周期结构层，其中，0<x≤y<1。3.如权利要求2所述的GaN基LED外延结构，其特征在于，所述非掺杂外延层包括两个以上的所述周期结构层。4.如权利要求3所述的GaN基LED外延结构，其特征在于，所有的所述周期结构层的In组分x相同，或至少部分所述周期结构层的In组分x不同；所有的所述周期结构层的In组分y相同，或至少部分所述周期结构层的In组分y不同。5.如权利要求4所述的GaN基LED外延结构，其特征在于，所述周期结构层的In组分x呈渐变式变化；所述周期结构层的In组分y呈渐变式变化。6.如权利要求5所述的GaN基LED外延结构，其特征在于，所述周期结构层的In组分x呈递增或递减变化；所述周期结构层的In组分y呈递增或递减变化。7.如权利要求2所述的GaN基LED外延结构，其特征在于，In组分x在0.06～0.18之间，In组分y在0.18～0.30之间。8.如权利要求1所述的GaN基LED外延结构，其特征在于，所述AlInN层具有粗糙表面。9.如权利要求8所述的GaN基LED外延结构，其特征在于，所述AlInN层的粗糙表面为孔状结构。10.如权利要求1所述的GaN基LED外延结构，，其特征在于，所述非掺杂外延层的厚度为2.0um～4.0um。11.如权利要求1所述的GaN基LED外延结构，其特征在于，所述AlInN层的厚度在20nm～50nm之间，所述GaN层的厚度在40nm～100nm之间。12.一种GaN基LED外延结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：提供一衬底；在所述衬底上生长非掺杂外延层，所述非掺杂外延层包括周期层叠的AlInN层和GaN层；在所述非掺杂外延层上生长第一类型外延层；在所...

【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