一种发光二极管的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的外延片及其制备方法，属于发光二极管制造领域。在电子阻挡层与P型GaN层之间设置包括交替层叠的氮化铟与氮化镓的超晶格结构，氮化铟与氮化镓的超晶格结构可起到减小外延层中的位错与缺陷的作用，可提高外延片的整体质量。并且由于超晶格结构内的氮化铟的势垒较低，因此空穴在移动至有源层中之前，会在超晶格结构内的氮化铟处大量积累，积累在超晶格结构内的大量空穴，提供了较大的空穴基数，使得能够同时进入有源层的空穴数量增加，进而使得在有源层内可与电子复合的空穴的数量增加，提高了有源层中的电子的复合效率，进而提高了发光二极管的发光效率。

【技术实现步骤摘要】
一种发光二极管的外延片及其制备方法
本专利技术涉及发光二极管制造领域，特别涉及一种发光二极管的外延片及其制备方法。
技术介绍
发光二极管是一种可以把电能转化成光能的半导体二极管，具有体积小、寿命长、功耗低等优点，目前被广泛应用于汽车信号灯、交通信号灯、显示屏以及照明设备。外延片是制作发光二极管的基础结构，外延片的结构包括衬底及在衬底上生长出的外延层。其中，外延层的结构主要包括：依次生长在衬底上的缓冲层、N型GaN层、有源层、电子阻挡层及P型GaN层。在向外延片施加一定电压时，N型GaN层中的电子与P型GaN层中的空穴均会移动至有源层并在有源层中复合发光。但由于N型GaN层提供的电子的数量远大于P型GaN层所提供的空穴的数量，因此移动至有源层中的空穴的数量远小于移动至有源层中的电子的数量，有源层中的电子的复合效率较低，进而导致发光二极管的发光效率较低。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种发光二极管的外延片及其制备方法，能够提高发光二极管的发光效率。所述技术方案如下：本专利技术实施例提供了一种发光二极管的外延片，所述外延片包括衬底及依次层叠在所述衬底上的缓冲层、N型GaN层、有源层、电子阻挡层、超晶格结构及P型GaN层，所述超晶格结构包括交替层叠的氮化铟层与氮化镓层。可选地，所述外延片还包括氮化镁层，所述氮化镁层设置在所述超晶格结构与所述P型GaN层之间。可选地，所述氮化铟层中的铟组分的摩尔含量为0.05～0.1。可选地，所述氮化铟层的层数为3～9。可选地，所述氮化铟层的厚度为5～20nm，所述氮化镓层的厚度为10～40nm。可选地，所述氮化镁层的厚度为1～10nm。可选地，所述氮化镁层中的镁组分的摩尔含量为0.005～0.01。本专利技术实施例提供了一种发光二极管的外延片的制备方法，所述制备方法包括：提供一衬底；在所述衬底上生长缓冲层；在所述缓冲层上生长N型GaN层；在所述N型GaN层上生长有源层；在所述有源层上生长电子阻挡层；在所述电子阻挡层上生长超晶格结构；在所述超晶格结构上生长P型GaN层，其中，所述超晶格结构包括交替层叠的氮化铟层与氮化镓层。可选地，所述超晶格结构的生长温度为600℃～1000℃。可选地，在所述电子阻挡层上生长所述超晶格结构时，向反应室内通入的铟的流量为300～700sccm。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：在电子阻挡层与P型GaN层之间设置包括交替层叠的氮化铟与氮化镓的超晶格结构，氮化铟与氮化镓的超晶格结构可起到减小外延层中的位错与缺陷的作用，可提高外延片的整体质量。并且由于超晶格结构内的氮化铟的势垒较低，因此空穴在移动至有源层中之前，会在超晶格结构内的氮化铟处大量积累，积累在超晶格结构内的大量空穴，提供了较大的空穴基数，使得能够同时进入有源层的空穴数量增加，进而使得在有源层内可与电子复合的空穴的数量增加，提高了有源层中的电子的复合效率，进而提高了发光二极管的发光效率。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发光二极管的外延片的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的另一种发光二极管的外延片的结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的一种发光二极管的外延片的制备方法流程图；图4是本专利技术实施例提供的另一种发光二极管的外延片的制备方法流程图；图5～图6为本专利技术实施例提供的另一种发光二极管的外延片的结构流程图。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是本专利技术实施例提供的一种发光二极管的外延片的结构示意图。如图1所示，该外延片包括衬底1及依次层叠在衬底1上的缓冲层2、N型GaN层3、有源层4、电子阻挡层5、超晶格结构6及P型GaN层7。超晶格结构6包括交替层叠的氮化铟层61与氮化镓层62。在电子阻挡层与P型GaN层之间设置包括交替层叠的氮化铟与氮化镓的超晶格结构，氮化铟与氮化镓的超晶格结构可起到减小外延层中的位错与缺陷的作用，可提高外延片的整体质量。并且由于超晶格结构内的氮化铟的势垒较低，因此空穴在移动至有源层中之前，会在超晶格结构内的氮化铟处大量积累，积累在超晶格结构内的大量空穴，提供了较大的空穴基数，使得能够同时进入有源层的空穴数量增加，进而使得在有源层内可与电子复合的空穴的数量增加，提高了有源层中的电子的复合效率，进而提高了发光二极管的发光效率。图2是本专利技术实施例提供的另一种发光二极管的外延片的结构示意图，如图2所示，该外延片包括衬底1及依次层叠在衬底1上的缓冲层2、N型GaN层3、有源层4、电子阻挡层5、超晶格结构6、氮化镁层8、P型GaN层7及P型接触层9。可选地，缓冲层2可包括依次层叠的低温GaN缓冲层21与未掺杂GaN层22，低温GaN缓冲层21的厚度可为15～35nm，未掺杂GaN层22的厚度可为0.1至2.0μm。这种设置可减小衬底1与在未掺杂GaN层22上生长的外延层之间的晶格失配，保证外延层的成膜质量。可选地，在本专利技术的其他实施例中，缓冲层2也可包括AlN缓冲层或者仅包括GaN缓冲层，本专利技术对此不做限制。示例性地，N型GaN层3中的掺杂元素可为Si，Si的掺杂浓度可为1018cm-3-1019cm-3。进一步地，N型GaN层3的厚度可为1～5μm。在本实施例中，有源层4可包括交替层叠的InGaN阱层41与GaN垒层42，InGaN阱层41的厚度可为2～3nm，GaN垒层42的厚度可为9～20nm。其中InGaN阱层41的层数可为5～11，GaN垒层42与InGaN阱层41的层数相同。示例性地，在本专利技术实施例中，电子阻挡层5可包括交替层叠的铝镓氮层51和铟镓氮层52，这种形式的电子阻挡层5在起到阻挡电子的作用的同时，周期性结构也可起到一定的释放外延片中的应力的作用，保证发光二极管的晶体质量。其中铝镓氮层51的厚度可为20～60nm。铟镓氮层52的厚度可为30～90nm。而铝镓氮层51的层数可为7～12层。这种设置可在有效阻挡电子的同时保证外延片的整体质量。可选地，电子阻挡层5中铟组分与铝组分的摩尔含量均可为0.5～1。可选地，在本专利技术实施例提供的其他情况中，电子阻挡层也可设置为铝镓氮层的单层结构或者其他结构，本专利技术对此不做限制。示例性地，超晶格结构6中的氮化铟层61中的铟组分的摩尔含量可为0.05～0.1。氮化铟层中的铟组分的摩尔含量设置为以上范围可在保证空穴在超晶格结构中大量积累的同时，避免外延片的整体质量受到影响，有利于保证发光二极管的发光效率。其中，氮化铟层61的层数可为3～9。氮化铟层61的层数设置在以上范围可保证超晶格结构6能够有效积累较多空穴，进而保证可同时进入有源层的空穴数量。进一步地，氮化铟层的厚度可为5～20nm，氮化镓层的厚度可为10～40nm。超晶格结构中的氮化铟层厚度与氮化镓层的厚度分别设置在以上范围可保证超晶格结构对外延层中的应力释放的作用的同时，保证了超晶格结构可提供一定的空间以积累空穴，有利于提高发光二极管的发光效率。可选地，P型GaN层7本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发光二极管的外延片，其特征在于，所述外延片包括衬底及依次层叠在所述衬底上的缓冲层、N型GaN层、有源层、电子阻挡层、超晶格结构及P型GaN层，所述超晶格结构包括交替层叠的氮化铟层与氮化镓层。

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管的外延片，其特征在于，所述外延片包括衬底及依次层叠在所述衬底上的缓冲层、N型GaN层、有源层、电子阻挡层、超晶格结构及P型GaN层，所述超晶格结构包括交替层叠的氮化铟层与氮化镓层。2.根据权利要求1所述的外延片，其特征在于，所述外延片还包括氮化镁层，所述氮化镁层设置在所述超晶格结构与所述P型GaN层之间。3.根据权利要求1所述的外延片，其特征在于，所述氮化铟层中的铟组分的摩尔含量为0.05～0.1。4.根据权利要求1～3任一项所述的外延片，其特征在于，所述氮化铟层的层数为3～9。5.根据权利要求2所述的外延片，其特征在于，所述氮化铟层的厚度为5～20nm，所述氮化镓层的厚度为10～40nm。6.根据权利要求2所述的外延片，其特征在于，所述氮化镁层的...

【专利技术属性】
技术研发人员：程丁，韦春余，周飚，胡加辉，
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