一种降低氮化镓基LED发光二极管工作电压的外延片及生长方法技术

本发明专利技术属于氮化镓基LED外延片设计应用技术领域，提供了一种降低氮化镓基LED发光二极管工作电压的外延片及生长方法。该外延片从下向上依次为蓝宝石图形化AlN衬底、未掺杂的低温氮化镓缓冲层、未掺杂的高温氮化镓层、掺SiH4的N型氮化镓导电层、有源发光层、低温掺Mg的P型氮化铝镓电子阻挡层、掺Mg的P型氮化镓导电层和掺Mg的P型接触层。较传统的生长方法不同，本发明专利技术对发光层量子垒区结构进行了优化设计，提出了量子垒区采用N型GaN/本征GaN的超晶格结构组成。该结构能有效改善发光层的晶体质量，为有效降低氮化镓基发光二极管的工作电压提供了一种外延片生长方法。

【技术实现步骤摘要】
一种降低氮化镓基LED发光二极管工作电压的外延片及生长方法
本专利技术属于氮化镓基LED外延片设计应用
，涉及一种降低氮化镓基LED发光二极管工作电压的外延片及生长方法。
技术介绍
氮化镓(GaN)基发光二级管(Light-EmittingDiode，LED)具有寿命长、功耗低、无污染等优点，可以应用在显示、照明等诸多领域。虽然GaN基LED已经产业化，但现有的LED外延结构及其制备方法使得LED芯片正向压降高的问题一直未能得到很好的解决。目前传统的GaN基LED外延生长结构过程为：500℃先在蓝宝石衬底上生长一层低温GaN缓冲层；然后接着在1100℃下生长一层未掺杂的高温GaN；再接着高温生长一层掺杂SiH4的n型GaN层,这一层提供复合发光的电子；然后接着在750～850℃下生长几个周期的GaN/InGaN的量子阱和量子垒作为LED的发光层，该层是GaN基LED外延的核心部分；然后在950℃左右生长掺杂Mg的P型AlGaN层，起到阻挡电子的作用；最后在1000℃左右生长一层掺杂Mg的P型GaN层，这一层提供复合发光的空穴；最后是退火过程。目前LED外延生长过程中，由于两种材本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种降低氮化镓基LED发光二极管工作电压的外延片，其特征在于，该外延片结构从下向上的顺序依次为蓝宝石图形化AlN衬底；未掺杂的低温氮化镓缓冲层；未掺杂的高温氮化镓层；掺SiH4的N型氮化镓导电层；有源发光层为周期性结构的InGaN/GaN量子阱垒区，其中量子阱垒采用超晶格结构的本征GaN/N型GaN结构；低温掺Mg的P型氮化铝镓电子阻挡层；掺Mg的P型氮化镓导电层；掺Mg的P型接触层；所述的有源发光层由InGaN量子阱与GaN量子垒结构交替组成，GaN量子垒采用N型GaN/本征GaN的超晶格结构组成；所述的未掺杂的低温氮化镓缓冲层的厚度为20nm～40nm；所述的未掺杂的高温氮化镓的厚度为...

【技术特征摘要】
1.一种降低氮化镓基LED发光二极管工作电压的外延片，其特征在于，该外延片结构从下向上的顺序依次为蓝宝石图形化AlN衬底；未掺杂的低温氮化镓缓冲层；未掺杂的高温氮化镓层；掺SiH4的N型氮化镓导电层；有源发光层为周期性结构的InGaN/GaN量子阱垒区，其中量子阱垒采用超晶格结构的本征GaN/N型GaN结构；低温掺Mg的P型氮化铝镓电子阻挡层；掺Mg的P型氮化镓导电层；掺Mg的P型接触层；所述的有源发光层由InGaN量子阱与GaN量子垒结构交替组成，GaN量子垒采用N型GaN/本征GaN的超晶格结构组成；所述的未掺杂的低温氮化镓缓冲层的厚度为20nm～40nm；所述的未掺杂的高温氮化镓的厚度为1500nm～3000nm；所述的掺SiH4的N型氮化镓导电层的厚度为2500nm～4000nm；所述的有源发光层的厚度为90nm～400nm；其中量子阱垒区中InGaN量子阱的单元厚度为2nm～5nm；其中量子阱垒区中GaN量子垒的单元厚度为9nm～20nm，构成量子垒的超晶格结构中N型GaN的厚度为1nm～4nm，本征GaN的厚度为1nm～4nm；所述的低温掺Mg的P型氮化铝镓电子阻挡层的厚度为10nm～50nm；所述的掺Mg的P型氮化镓导电层的厚度为20nm～80nm；所述的掺Mg的P型接触层的厚度为5nm～20nm。2.根据权利要求1所述的降低氮化镓基LED发光二极管工作电压的外延片，其特征在于，所述的未掺杂的低温氮化镓缓冲层的厚度为25nm～30nm；所述的未掺杂的高温氮化镓的厚度为1800nm～2500nm；所述的掺SiH4的N型氮化镓导电层的厚度为2800nm～3000nm；所述的有源发光层的厚度为200nm～300nm；其中量子阱垒区中InGaN量子阱的单元厚度为3nm～4nm；其中量子阱垒区中GaN量子垒的单元厚度为12nm～16nm，其中构成量子垒的超晶格结构中N型GaN的厚度为1.5nm～3nm，本征GaN的厚度为1.5nm～3nm；所述的低温掺Mg的P型氮化铝镓电子阻挡层的厚度为15nm～30nm；所述的掺Mg的P型氮化镓导电层的厚度为40nm～60nm；所述的掺Mg的P型接触层的厚度为10nm～15nm。3.一种降低氮化镓基LED发光二极管工作电压的外延片生长方法，其特征在于，步骤如下：步骤1：将蓝宝石图形化ALN衬底清洗处理后，放在MOCVD腔体里的石墨盘上，在1000～1100℃烘烤5～10分钟；步骤2：降温到500～550℃，在400～600mbar的压力下，生长一层厚度为20nm～40nm的未掺杂的低温氮化镓缓冲层；步骤3：将温度升至1000～1150℃，在600～800mbar的压力下，生长一层厚度为1500nm～3000nm的未掺杂的高温氮化镓层；步骤4：在温度为1000～1100℃，在500～700mbar的压力下，生长一层厚度为2500nm～4000nm的掺SiH4的N型氮化镓导电层；步骤5：在温度为800～850℃时，在200～500mbar的压力下，生长一层1nm～4nm的GaN，然后再生长一层1nm～4nm掺杂SiH4的GaN，以此二者...

【专利技术属性】
技术研发人员：温荣吉，芦玲，祝光辉，陈明，
申请(专利权)人：淮安澳洋顺昌光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32