一种可提高发光效率的LED外延结构及其生长方法技术

本发明专利技术公开了一种可提高发光效率的LED外延结构及其生长方法，在生长InGaN/GaN多量子阱有源层过程中，在InGaN量子阱层和与该InGaN量子阱层背离衬底一侧相邻的GaN量子垒层之间生长有插入层，通过插入层覆盖保护该InGaN量子阱层，能够提高后续生长GaN量子垒层时的生长温度，同时可以显著抑制InGaN量子阱层中In组分的析出，提高InGaN量子阱层和垒层界面的平整度；并且，插入层可以作为InGaN量子阱层和GaN量子垒层之间的一层应力补偿层，抵消InGaN量子阱层和GaN量子垒层之间产生的压应力，进而降低缺陷的形成，提高有源区的辐射复合效率，进而提高LED的发光效率。

A LED epitaxial structure with improved luminous efficiency and its growth method

The invention discloses an LED epitaxial structure and its growth method for improving luminous efficiency. During the growth of an InGaN/GaN multi-quantum well active layer, an insertion layer is grown between the InGaN quantum well layer and the GaN quantum barrier layer adjacent to the substrate side of the InGaN quantum well layer, and the InGaN quantum well layer is protected by the insertion layer covering. In addition, the insertion layer can be used as a stress compensation layer between the InGaN quantum well layer and the GaN quantum barrier layer to cancel the InGaN quantum well. The compressive stress between the layer and GaN quantum barrier layer can reduce the formation of defects, improve the radiation recombination efficiency of active region, and then improve the luminous efficiency of LED.

【技术实现步骤摘要】
一种可提高发光效率的LED外延结构及其生长方法
本专利技术涉及发光二极管外延
，更为具体的说，涉及一种可提高发光效率的LED(LightEmittingDiode，发光二极管)外延结构及其生长方法。
技术介绍
蓝绿光LED具有体积小，寿命长，功耗低，亮度高，易集成化等诸多优点，被认为是21世纪进入通用照明领域和显示领域的新型固态光源，蕴藏着巨大的商机。目前商业化的蓝绿光LED均采用GaN与InN的合金InGaN材料作为发光有源区，通过调节InGaN量子阱层中的In组分可以实现不同波长的发射。由于In原子的蒸汽压比Ga原子高，生长InGaN量子阱层的时候，In原子难以并入，因此针对InGaN量子阱层通常在N2为主载气的氛围下进行低温生长。然而这种生长方法会引入晶体质量的降低，故生长完InGaN量子阱层后，会提高反应室内的温度进行GaN量子垒层的生长。但高温生长会严重破坏已长完的InGaN量子阱层，导致其In的析出，质量降低。因此高In组分高晶体质量多量子阱有源层的获得一直是LED外延领域的技术难题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种可提高发光效率的LED外延结构及其生长方法，在生长InGaN/GaN多量子阱有源层过程中，在InGaN量子阱层和与该InGaN量子阱层背离衬底一侧相邻的GaN量子垒层之间生长有插入层，通过插入层覆盖保护该InGaN量子阱层，能够提高后续生长GaN量子垒层时的生长温度，同时可以显著抑制InGaN量子阱层中In组分的析出，提高InGaN量子阱层和垒层界面的平整度；并且，插入层可以作为InGaN量子阱层和GaN量子垒层之间的一层应力补偿层，抵消InGaN量子阱层和GaN量子垒层之间产生的压应力，进而降低缺陷的形成，提高有源区的辐射复合效率，进而提高LED的发光效率。为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案如下：一种可提高发光效率的LED外延结构的生长方法，包括：提供一衬底；在所述衬底上依次生长缓冲层和N型电子注入层；在所述N型电子注入层上生长InGaN/GaN多量子阱有源层，所述InGaN/GaN多量子阱有源层包括周期生长的InGaN量子阱层和GaN量子垒层，且位于所述InGaN量子阱层和与其背离所述衬底一侧的相邻的GaN量子垒层之间生长有插入层；在所述InGaN/GaN多量子阱有源层上依次生长电子阻挡层、P型空穴注入层和欧姆接触层。可选的，所述生长InGaN/GaN多量子阱有源层包括：S31、生长所述InGaN/GaN多量子阱有源层的GaN量子垒层；S32、在所述GaN量子垒层上生长所述InGaN量子阱层；S33、在所述InGaN量子阱层上生长所述插入层；S34、重复步骤S31-S33预设次数后，在所述插入层上生长GaN量子垒层。可选的，所述生长InGaN/GaN多量子阱有源层包括：S31、生长所述InGaN/GaN多量子阱有源层的InGaN量子阱层；S32、在所述InGaN量子阱层上生长所述插入层；S33、在所述插入层上生长所述GaN量子垒层；S34、重复步骤S31-S33预设次数。可选的，所述插入层为AlxGa1-xN插入层；其中，x不小于0且不大于1。可选的，在所述InGaN量子阱层上生长所述插入层后、且在所述插入层上生长所述GaN量子垒层前，还包括：中断所述插入层的生长，且将反应室内的温度升高至生长所述GaN量子垒层的温度一定时间。可选的，所述在所述InGaN量子阱层上生长所述插入层包括：保持反应室内生长所述InGaN量子阱层的温度和压力不变，通入Al源和氨气第一预设时间；保持所述反应室内的温度和压力不变，断开Al源的通入，而通入Ga源第二预设时间。可选的，所述在所述InGaN量子阱层上生长所述插入层包括：保持反应室内生长所述InGaN量子阱层的温度和压力不变，通入Al源和氨气第一预设时间；保持所述反应室内的压力不变，且控制所述反应室内的温度线性升高至预设温度，断开Al源的通入，而通入Ga源第二预设时间。相应的，本专利技术还提供了一种可提高发光效率的LED外延结构，包括：衬底；位于所述衬底上依次生长的缓冲层、N型电子注入层、InGaN/GaN多量子阱有源层、电子阻挡层、P型空穴注入层和欧姆接触层；其中，所述InGaN/GaN多量子阱有源层包括周期生长的InGaN量子阱层和GaN量子垒层，且位于所述InGaN量子阱层和与其背离所述衬底一侧的相邻的GaN量子垒层之间生长有插入层。可选的，所述插入层为AlxGa1-xN插入层；其中，x不小于0且不大于1。可选的，所述插入层的厚度范围为0.5nm-3nm，包括端点值。相较于现有技术，本专利技术提供的技术方案至少具有以下优点：本专利技术提供了一种可提高发光效率的LED外延结构及其生长方法，包括：提供一衬底；在所述衬底上依次生长缓冲层和N型电子注入层；在所述N型电子注入层上生长InGaN/GaN多量子阱有源层，所述InGaN/GaN多量子阱有源层包括周期生长的InGaN量子阱层和GaN量子垒层，且位于所述InGaN量子阱层和与其背离所述衬底一侧的相邻的GaN量子垒层之间生长有插入层；在所述InGaN/GaN多量子阱有源层上依次生长电子阻挡层、P型空穴注入层和欧姆接触层。由上述内容可知，本专利技术提供的技术方案，在生长InGaN/GaN多量子阱有源层过程中，在InGaN量子阱层和与该InGaN量子阱层背离衬底一侧相邻的GaN量子垒层之间生长有插入层，通过插入层覆盖保护该InGaN量子阱层，能够提高后续生长GaN量子垒层时的生长温度，同时可以显著抑制InGaN量子阱层中In组分的析出，提高InGaN量子阱层和GaN量子垒层界面的平整度；并且，插入层可以作为InGaN量子阱层和GaN量子垒层之间的一层应力补偿层，抵消InGaN量子阱层和GaN量子垒层之间产生的压应力，进而降低缺陷的形成，提高有源区的辐射复合效率，进而提高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或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本申请实施例提供的一种可提高发光效率的LED外延结构的生长方法的流程图；图2a-图2d为图1中各步骤对应的结构示意图；图3为本申请实施例提供的一种生长生长InGaN/GaN多量子阱有源层的周期示意图；图4为本申请实施例提供的另一种生长生长InGaN/GaN多量子阱有源层的周期示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。正如
技术介绍
所述，目前商业化的蓝绿光LED均采用GaN与InN的合金InGaN材料作为发光有源区，通过调节InGaN量子阱层中的In组分可以实现不同波长的发射。由于In原子的蒸汽压比Ga原子高，生长InGaN量子阱层的时候，In原子难以并入，因此针对InGaN量子阱层通常在N2为主载气的氛围下进行低本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可提高发光效率的LED外延结构的生长方法，其特征在于，包括：提供一衬底；在所述衬底上依次生长缓冲层和N型电子注入层；在所述N型电子注入层上生长InGaN/GaN多量子阱有源层，所述InGaN/GaN多量子阱有源层包括周期生长的InGaN量子阱层和GaN量子垒层，且位于所述InGaN量子阱层和与其背离所述衬底一侧的相邻的GaN量子垒层之间生长有插入层；在所述InGaN/GaN多量子阱有源层上依次生长电子阻挡层、P型空穴注入层和欧姆接触层。

【技术特征摘要】
1.一种可提高发光效率的LED外延结构的生长方法，其特征在于，包括：提供一衬底；在所述衬底上依次生长缓冲层和N型电子注入层；在所述N型电子注入层上生长InGaN/GaN多量子阱有源层，所述InGaN/GaN多量子阱有源层包括周期生长的InGaN量子阱层和GaN量子垒层，且位于所述InGaN量子阱层和与其背离所述衬底一侧的相邻的GaN量子垒层之间生长有插入层；在所述InGaN/GaN多量子阱有源层上依次生长电子阻挡层、P型空穴注入层和欧姆接触层。2.根据权利要求1所述的可提高发光效率的LED外延结构的生长方法，其特征在于，所述生长InGaN/GaN多量子阱有源层包括：S31、生长所述InGaN/GaN多量子阱有源层的GaN量子垒层；S32、在所述GaN量子垒层上生长所述InGaN量子阱层；S33、在所述InGaN量子阱层上生长所述插入层；S34、重复步骤S31-S33预设次数后，在所述插入层上生长GaN量子垒层。3.根据权利要求1所述的可提高发光效率的LED外延结构的生长方法，其特征在于，所述生长InGaN/GaN多量子阱有源层包括：S31、生长所述InGaN/GaN多量子阱有源层的InGaN量子阱层；S32、在所述InGaN量子阱层上生长所述插入层；S33、在所述插入层上生长所述GaN量子垒层；S34、重复步骤S31-S33预设次数。4.根据权利要求2或3所述的可提高发光效率的LED外延结构的生长方法，其特征在于，所述插入层为AlxGa1-xN插入层；其中，x不小于0且不大于1。5.根据权利要求4所述的可提高发光效率的LED外延结构的生长方法，其特征在于，在所述InGaN量子...

【专利技术属性】
技术研发人员：尧刚，卓祥景，程伟，孙传平，万志，
申请(专利权)人：厦门乾照光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35