一种发光二极管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外延片及其制备方法，属于半导体技术领域。外延片包括衬底以及依次层叠在衬底上的缓冲层、N型半导体层、有源层、电子阻挡层和P型半导体层，缓冲层，电子阻挡层包括依次层叠的多个复合结构，每个复合结构包括依次层叠的第一子层和第二子层，第一子层的材料采用氮化硼铝，第二子层的材料采用氮化铟镓。本发明专利技术氮化硼铝提高电子阻挡层的能级，升高导带的能级，同时降低价带的能级，增大导带和价带之间的禁带宽度，增强对电子的阻挡效果，同时增加空穴的注入，从而在有效阻挡电子跃迁到P型半导体层的情况下，有利于空穴注入有源层，增加注入有源层的空穴数量，提高LED的发光效率。

【技术实现步骤摘要】
一种发光二极管外延片及其制备方法
本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种发光二极管外延片。
技术介绍
发光二极管(英文：LightEmittingDiode，简称：LED)是一种能发光的半导体电子组件。LED具有节能环保、可靠性高、使用寿命长等优点，因此目前受到越来越多的关注和研究。外延片是LED制备过程中的初级成品。现有的LED外延片包括衬底、缓冲层、N型半导体层、有源层、电子阻挡层和P型半导体层，缓冲层、N型半导体层、有源层、电子阻挡层和P型半导体层依次层叠在衬底上。衬底用于为外延材料提供生长表面，缓冲层用于缓解衬底和N型半导体层之间的晶格失配，N型半导体层用于提供进行复合发光的电子，P型半导体层用于提供进行复合发光的空穴，有源层用于进行电子和空穴的复合发光，电子阻挡层用于阻挡电子跃迁到P型半导体层与空穴进行非辐射复合。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：电子阻挡层通常采用厚度大于50nm的氮化铝镓(AlGaN)实现。如果电子阻挡层的厚度太小，则可能无法有效阻挡电子跃迁到P型半导体层，导致P型半导体层中发生非辐射复合。如果电子阻挡层的厚度太大，虽然可以有效阻挡电子跃迁到P型半导体层，但是同时也可能限制P型半导体层的空穴注入有源层与电子进行辐射复合发光。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种发光二极管外延片及其制备方法，能够解决无法有效阻挡电子跃迁到P型半导体层或者限制P型半导体层的空穴注入有源层与电子进行辐射复合发光的问题。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外延片，所述发光二极管外延片包括衬底、缓冲层、N型半导体层、有源层、电子阻挡层和P型半导体层，所述缓冲层，所述N型半导体层、所述有源层、所述电子阻挡层和所述P型半导体层依次层叠在所述衬底上，所述电子阻挡层包括依次层叠的多个复合结构，每个所述复合结构包括依次层叠的第一子层和第二子层，所述第一子层的材料采用氮化硼铝，所述第二子层的材料采用氮化铟镓。可选地，所述电子阻挡层的厚度为10nm～15nm。可选地，所述复合结构的数量为2个～4个。可选地，每个所述复合结构还包括第三子层，所述第三子层设置在所述第一子层和所述第二子层之间，所述第三子层的材料采用氮化铝镓。优选地，所述第三子层的材料采用AlyGa1-yN，0.2≤y≤0.4。可选地，所述第一子层的材料采用BxAl1-xN，0.1≤x≤0.2。可选地，所述第二子层的材料采用InzGa1-zN，0.02≤z≤0.2。另一方面，本专利技术实施例提供了一种发光二极管外延片的制备方法，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、N型半导体层、有源层、电子阻挡层和P型半导体层；其中，所述电子阻挡层包括依次层叠的多个复合结构，每个所述复合结构包括依次层叠的第一子层和第二子层，所述第一子层的材料采用氮化硼铝，所述第二子层的材料采用氮化铟镓。可选地，所述电子阻挡层的生长温度为900℃～1200℃。可选地，所述电子阻挡层的生长压力为100torr～300torr。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过将电子阻挡层设计为依次层叠的多个复合结构，每个复合结构包括第一子层和第二子层，第一子层的材料采用氮化硼铝，与氮化铝镓相比，氮化硼铝可以提高电子阻挡层的能级，升高导带的能级，同时降低价带的能级，增大导带和价带之间的禁带宽度，增强对电子的阻挡效果，同时增加空穴的注入，从而在有效阻挡电子跃迁到P型半导体层的情况下，有利于空穴注入有源层，增加注入有源层的空穴数量，提高LED的发光效率。而且第二子层的材料采用氮化铟镓，可以蓄积空穴，有利于空穴注入有源层，进一步增加注入有源层的空穴数量，提高LED的发光效率。另外，第一子层和第二子层交替层叠形成超晶格结构，可以缓解第一子层和第二子层之间由于异质材料而产生的应力。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是本专利技术实施例提供的一种发光二极管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电子阻挡层的结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的另一种电子阻挡层的结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的一种发光二极管外延片的制备方法的流程图。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。本专利技术实施例提供了一种发光二极管外延片，图1为本专利技术实施例提供的发光二极管外延片的结构示意图，参见图1，该发光二极管外延片包括衬底1、缓冲层2、N型半导体层3、有源层4、电子阻挡层5和P型半导体层6，缓冲层2、N型半导体层3、有源层4、电子阻挡层5和P型半导体层6依次层叠在衬底1上。图2为本专利技术实施例提供的一种电子阻挡层的结构示意图。参见图2，在本实施例中，电子阻挡层6包括依次层叠的多个复合结构60，每个复合结构60包括依次层叠的第一子层61和第二子层62，第一子层的61材料采用氮化硼铝(BAlN)，第二子层62的材料采用氮化铟镓(InGaN)。本专利技术实施例通过将电子阻挡层设计为依次层叠的多个复合结构，每个复合结构包括第一子层和第二子层，第一子层的材料采用氮化硼铝，与氮化铝镓相比，氮化硼铝可以提高电子阻挡层的能级，升高导带的能级，同时降低价带的能级，增大导带和价带之间的禁带宽度，增强对电子的阻挡效果，同时增加空穴的注入，从而在有效阻挡电子跃迁到P型半导体层的情况下，有利于空穴注入有源层，增加注入有源层的空穴数量，提高LED的发光效率。而且第二子层的材料采用氮化铟镓，可以蓄积空穴，有利于空穴注入有源层，进一步增加注入有源层的空穴数量，提高LED的发光效率。另外，第一子层和第二子层交替层叠形成超晶格结构，可以缓解第一子层和第二子层之间由于异质材料而产生的应力。在具体实现时，电子阻挡层中可以掺杂P型掺杂剂，如镁(Mg)，也不可以不掺杂P型掺杂剂。具体地，当电子阻挡层中掺杂P型掺杂剂时，电子阻挡层中P型掺杂剂的掺杂浓度可以为3*1017/cm3～8*1017/cm3。可选地，电子阻挡层6的厚度可以为10nm～15nm，优选为12nm或15nm。为了有效避免电子跃迁到P型半导体层中与空穴进行非辐射发光，电子阻挡层的厚度通常会大于50nm，导致电子阻挡层的厚度太大，一方面会影响有源层发出光线从LED内射出，另一方面还会增大LED内的串联电阻，造成LED的正向导通电压升高。本专利技术实施例利用氮化硼铝对电子较强的阻挡作用，将电子阻挡层的厚度减小至10nm～15nm，可以有效避免对LED的出光效率和正向导通电压造成不良影响，提高了LED的出光效率，降低了LED的正向导通电压。如果电子阻挡层的厚度小于10nm，则可能由于电子阻挡层的厚度太小而无法有效阻挡电子跃迁到P型半导体层中，造成LED溢流，影响LED的可靠性和使用寿命；如果电子阻挡层的厚度大于15nm，则可能无法进一步有效提升对电子的阻挡作用和空穴的注入效率，造成材料的浪费，若电子阻挡层的厚度大于50nm，还可能影响LED的出光效率和正向导通电压。可选地，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发光二极管外延片，所述发光二极管外延片包括衬底、缓冲层、N型半导体层、有源层、电子阻挡层和P型半导体层，所述缓冲层，所述N型半导体层、所述有源层、所述电子阻挡层和所述P型半导体层依次层叠在所述衬底上，其特征在于，所述电子阻挡层包括依次层叠的多个复合结构，每个所述复合结构包括依次层叠的第一子层和第二子层，所述第一子层的材料采用氮化硼铝，所述第二子层的材料采用氮化铟镓。

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管外延片，所述发光二极管外延片包括衬底、缓冲层、N型半导体层、有源层、电子阻挡层和P型半导体层，所述缓冲层，所述N型半导体层、所述有源层、所述电子阻挡层和所述P型半导体层依次层叠在所述衬底上，其特征在于，所述电子阻挡层包括依次层叠的多个复合结构，每个所述复合结构包括依次层叠的第一子层和第二子层，所述第一子层的材料采用氮化硼铝，所述第二子层的材料采用氮化铟镓。2.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述电子阻挡层的厚度为10nm～15nm。3.根据权利要求1或2所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述复合结构的数量为2个～4个。4.根据权利要求1或2所述的发光二极管外延片，其特征在于，每个所述复合结构还包括第三子层，所述第三子层设置在所述第一子层和所述第二子层之间，所述第三子层的材料采用氮化铝镓。5.根据权利要求4所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第三子层的材...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏柏林，魏晓骏，郭炳磊，林凡，
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