一种GaN基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GaN基发光二极管外延片及其制备方法，属于发光二极管技术领域。外延片包括：衬底、GaN缓冲层、GaN非掺杂层、N型掺杂GaN层、浅阱层、多量子阱层、低温P型GaN层、电子阻挡层、高温P型GaN层、以及P型接触层，所述浅阱层包括顺次层叠在N型掺杂GaN层上的第一段和第二段，第一段为高温GaN层和低温GaN层交叠生长的周期性结构，第二段为InGaN势阱层和GaN势垒层交叠生长的周期性结构，第一段中一高温GaN层与N型掺杂GaN层接触，第一段中一低温GaN层与第二段中一InGaN势阱层接触，第二段中一GaN势垒层与多量子阱层接触。

【技术实现步骤摘要】
一种GaN基发光二极管外延片及其制备方法
本专利技术涉及发光二极管
，特别涉及一种GaN基发光二极管外延片及其制备方法。
技术介绍
GaN(氮化镓)是第三代宽禁带半导体材料的典型代表，具有优异的高热导率、耐高温、耐酸碱、高硬度等特型，被广泛应用于制作蓝、绿、以及紫外发光二极管。GaN基LED(LightEmittingDiode，发光二极管)通常包括外延片和设于外延片上的电极。现有的一种GaN基LED的外延片，其包括衬底、以及依次生长在衬底上的缓冲层、GaN非掺杂层、N型掺杂GaN层、浅阱层、多量子阱层(又称有源层)、电子阻挡层、P型GaN层、以及P型接触层。当有电流通过时，N型半导体(包括N型掺杂GaN层)的电子和P型半导体(包括P型GaN层)的空穴进入多量子阱层阱区并且复合，发出可见光。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：衬底一般采用蓝宝石衬底，蓝宝石衬底与GaN材料存在严重的晶格失配，导致底层(包括GaN非掺杂层和N型掺杂GaN层)积累一定应力，致使底层发生形变，从而导致多量子阱层出现压电极化效应，影响了发光效率。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种GaN基发光二极管外延片及其制备方法，能够释放底层累加的应力，减少多量子阱层的压电极化效应。所述技术方案如下：一方面，提供了一种GaN基发光二极管外延片，包括：衬底、GaN缓冲层、GaN非掺杂层、N型掺杂GaN层、浅阱层、多量子阱层、低温P型GaN层、电子阻挡层、高温P型GaN层、以及P型接触层，所述浅阱层包括顺次层叠在所述N型掺杂GaN层上的第一段和第二段，所述第一段为高温GaN层和低温GaN层交叠生长的周期性结构，所述第二段为InGaN势阱层和GaN势垒层交叠生长的周期性结构，所述第一段中一高温GaN层与所述N型掺杂GaN层接触，所述第一段中一低温GaN层与所述第二段中一InGaN势阱层接触，所述第二段中一GaN势垒层与所述多量子阱层接触。可选地，所述高温GaN层和所述低温GaN层均为n型掺杂，所述低温GaN层的掺杂浓度是所述高温GaN层的掺杂浓度的15％～30％。可选地，所述高温GaN层和所述低温GaN层的厚度均为20～50nm，所述高温GaN层和所述低温GaN层交叠生长的周期数量为1～30。可选地，所述InGaN势阱层的厚度为1～4nm，所述GaN势垒层的厚度为10～30nm，所述InGaN势阱层和所述GaN势垒层交叠生长的周期数量为5～20。可选地，所述InGaN势阱层为InxGa1-xN层，0<x<0.1。另一方面，提供了一种GaN基发光二极管外延片的制备方法，所述方法包括：提供衬底；在所述衬底上顺次沉积GaN缓冲层、GaN非掺杂层和N型掺杂GaN层；在所述N型掺杂GaN层上沉积浅阱层，所述浅阱层包括顺次沉积在所述N型掺杂GaN层上的第一段和第二段，所述第一段为高温GaN层和低温GaN层交叠生长的周期性结构，所述第二段为InGaN势阱层和GaN势垒层交叠生长的周期性结构，所述第一段中一高温GaN层与所述N型掺杂GaN层接触，所述第一段中一低温GaN层与所述第二段中一InGaN势阱层接触，所述第二段中一GaN势垒层与所述多量子阱层接触；在所述浅阱层上沉积多量子阱层、低温P型GaN层、电子阻挡层、高温P型GaN层、以及P型接触层。可选地，所述在所述N型掺杂GaN层上沉积浅阱层，包括：在所述N型掺杂GaN层上沉积所述第一段，所述第一段中所述高温GaN层的生长温度为850～1000℃，所述低温GaN层的生长温度为700～840℃，所述高温GaN层和所述低温GaN层的生长压力均为100～500Torr；在所述第一段上沉积所述第二段。可选地，所述高温GaN层和所述低温GaN层均为n型掺杂，所述低温GaN层的掺杂浓度是所述高温GaN层的掺杂浓度的15％～30％。可选地，所述高温GaN层和所述低温GaN层的厚度均为20～50nm，所述高温GaN层和所述低温GaN层交叠生长的周期数量为1～30。可选地，所述第二段中所述InGaN势阱层的生长温度为750-850℃，所述GaN势垒层的生长温度为850-1000℃，所述InGaN势阱层和所述GaN势垒层的生长压力均为100～500Torr。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过浅阱层中第一段为高温GaN层和低温GaN层交叠生长的周期性结构，由于低温GaN层的晶体质量相对于高温GaN层的晶体质量略差，在低温GaN层处可以释放底层积累的应力，高温GaN层的晶体质量较好，又可以缓解并抵消掉低温GaN层带来的负面影响，因此，第一段能够释放底层累加的应力，减少多量子阱层的压电极化效应，提高电子和空穴在多量子阱层中的复合效率，提高了LED芯片的发光效率。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GaN基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浅阱层的结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的一种GaN基发光二极管外延片的制备方法的流程图；图4是本专利技术实施例提供的一种GaN基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。图1示出了本专利技术实施例提供的一种GaN基发光二极管外延片，参见图1，该外延片包括：衬底11、GaN缓冲层12、GaN非掺杂层13、N型掺杂GaN层14、浅阱层15、多量子阱层16、低温P型GaN层17、电子阻挡层18、高温P型GaN层19、以及P型接触层20。参见图2，浅阱层15包括顺次层叠在N型掺杂GaN层14上的第一段151和第二段152。第一段151为高温GaN层151a和低温GaN层151b交叠生长的周期性结构；第二段152为InGaN势阱层152a和GaN势垒层152b交叠生长的周期性结构。第一段151中一高温GaN层151a(图2中竖线填充)与N型掺杂GaN层14接触，第一段151中一低温GaN层151b(图2中斜线填充)与第二段152中一InGaN势阱层152a(图2中交叉线填充)接触；第二段152中一GaN势垒层152b(图2中点填充)与多量子阱层16接触。浅阱层15中，第一段151为高温GaN层151a和低温GaN层151b交叠生长的周期性结构，由于低温GaN层151b的晶体质量相对于高温GaN层151a的晶体质量略差，在低温GaN层151b处可以释放底层积累的应力，高温GaN层151a的晶体质量较好，又可以缓解并抵消掉低温GaN层151b带来的负面影响，因此，第一段151能够释放底层累加的应力，减少多量子阱层16的压电极化效应，提高电子和空穴在多量子阱层中的复合效率，提高了LED芯片的发光效率。并且，第二段152为InGaN势阱层152a和GaN势垒层152b交叠生长的周期性结构，第二段152中形成的势阱对载流子减速且起到存储载流子的作用，多量子阱层16的电子溢出减少，最终使得多量子阱层16本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种GaN基发光二极管外延片，包括：衬底、GaN缓冲层、GaN非掺杂层、N型掺杂GaN层、浅阱层、多量子阱层、低温P型GaN层、电子阻挡层、高温P型GaN层、以及P型接触层，其特征在于，所述浅阱层包括顺次层叠在所述N型掺杂GaN层上的第一段和第二段，所述第一段为高温GaN层和低温GaN层交叠生长的周期性结构，所述第二段为InGaN势阱层和GaN势垒层交叠生长的周期性结构，所述第一段中一高温GaN层与所述N型掺杂GaN层接触，所述第一段中一低温GaN层与所述第二段中一InGaN势阱层接触，所述第二段中一GaN势垒层与所述多量子阱层接触。

【技术特征摘要】
1.一种GaN基发光二极管外延片，包括：衬底、GaN缓冲层、GaN非掺杂层、N型掺杂GaN层、浅阱层、多量子阱层、低温P型GaN层、电子阻挡层、高温P型GaN层、以及P型接触层，其特征在于，所述浅阱层包括顺次层叠在所述N型掺杂GaN层上的第一段和第二段，所述第一段为高温GaN层和低温GaN层交叠生长的周期性结构，所述第二段为InGaN势阱层和GaN势垒层交叠生长的周期性结构，所述第一段中一高温GaN层与所述N型掺杂GaN层接触，所述第一段中一低温GaN层与所述第二段中一InGaN势阱层接触，所述第二段中一GaN势垒层与所述多量子阱层接触。2.根据权利要求1所述的外延片，其特征在于，所述高温GaN层和所述低温GaN层均为n型掺杂，所述低温GaN层的掺杂浓度是所述高温GaN层的掺杂浓度的15％～30％。3.根据权利要求1所述的外延片，其特征在于，所述高温GaN层和所述低温GaN层的厚度均为20～50nm，所述高温GaN层和所述低温GaN层交叠生长的周期数量为1～30。4.根据权利要求1-3中任一项所述的外延片，其特征在于，所述InGaN势阱层的厚度为1～4nm，所述GaN势垒层的厚度为10～30nm，所述InGaN势阱层和所述GaN势垒层交叠生长的周期数量为5～20。5.根据权利要求1-3中任一项所述的外延片，其特征在于，所述InGaN势阱层为InxGa1-xN层，0<x<0.1。6.一种GaN基发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述方法包括：提供衬底；在所述衬底上顺次沉积GaN缓冲层、GaN非掺杂层和N型掺杂GaN层；在所述N...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖云飞，江斌，刘春杨，胡加辉，李鹏，
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