一种具有极性反转层的LED外延结构及制作方法技术

本发明专利技术公开了一种具有极性反转层的LED外延结构及制作方法，所述LED外延结构包括：衬底；在所述衬底上以第一方向依次设置的缓冲层、非掺杂氮化镓层、第一N型氮化镓层、多量子阱层和P型氮化镓层，其中，所述第一方向垂直于所述衬底，且由所述衬底指向所述缓冲层；其中，所述多量子阱层包括在所述第一方向上依次设置的氮极性反转层、InGaN层、镓极性反转层和第二N型氮化镓层。该LED外延结构具有较高的内量子效率，光电性能较好。

A LED Epitaxy Structure with Polarity Inversion Layer and Its Fabrication Method

【技术实现步骤摘要】
一种具有极性反转层的LED外延结构及制作方法
本专利技术涉及半导体光电子
，更具体地说，涉及一种具有极性反转层的LED外延结构及制作方法。
技术介绍
Ⅲ族氮化物材料是第三代半导体材料，其包括氮化铝、氮化镓、氮化铟及其相关三元和四元化合物，具有直接带隙，是制备高量子效率LED的重要半导体化合物。而氮化镓作为第三代半导体材料的典型代表，已经成为了最具有应用前景的材料之一，引起了人们极大的关注和广泛的兴趣。Ⅲ族氮化物GaN、AlN和InGaN之间组合可形成从0.7ev到6.2ev连续变化的禁带宽度范围，因此可以获得蓝光、绿光和紫外光等的全波段LED，通常利用InGaN或AlInGaN三元或四元系合金中In或Al的含量来获得所要获得的波段，波长越长In组分就越高。因此，制备长波段InGaN/GaN的LED结构中In组分较高，但是随着In组分的提高，InGaN的晶格失配就会变大，因此获得高质量的InGaN就比较困难，不利于电子空穴的辐射复合，限制了其内量子效率的进一步提升。并且，随着In组分的提高，InGaN在外力作用下，由于晶格和热膨胀系数失配等原因产生的自发极化和压电极化就会越大，对GaN材料的蓝移和半峰宽产生不利的影响。
技术实现思路
有鉴于此，为解决上述问题，本专利技术提供一种具有极性反转层的LED外延结构及制作方法，技术方案如下：一种具有极性反转层的LED外延结构，所述LED外延结构包括：衬底；在所述衬底上以第一方向依次设置的缓冲层、非掺杂氮化镓层、第一N型氮化镓层、多量子阱层和P型氮化镓层，其中，所述第一方向垂直于所述衬底，且由所述衬底指向所述缓冲层；其中，所述多量子阱层包括在所述第一方向上依次设置的氮极性反转层、InGaN层、镓极性反转层和第二N型氮化镓层。优选的，所述多量子阱层的层数为1层-10层，包括端点值，且多层所述多量子阱层在所述第一方向上依次设置。优选的，所述氮极性反转层为非掺杂的氮化镓层。优选的，所述氮极性反转层为具有掺杂元素的氮化镓层。优选的，所述氮极性反转层的掺杂元素为Si，掺杂浓度为1e18/cm3-5e18/cm3，包括端点值。优选的，所述氮极性反转层的厚度为0.2nm-10nm，包括端点值。优选的，所述镓极性反转层为非掺杂的氮化镓层。优选的，所述镓极性反转层为具有掺杂元素的氮化镓层。优选的，所述镓极性反转层的掺杂元素为Si，掺杂浓度为1e18/cm3-5e18/cm3，包括端点值。优选的，所述镓极性反转层的厚度为0.2nm-10nm，包括端点值。一种具有极性反转层的LED外延结构的制作方法，所述制作方法包括：提供一衬底；在所述衬底上以第一方向依次生长的缓冲层、非掺杂氮化镓层和第一N型氮化镓层，其中，所述第一方向垂直于所述衬底，且由所述衬底指向所述缓冲层；在所述第一N型氮化镓层背离所述非掺杂氮化镓层的一侧以所述第一方向依次生长氮极性反转层、InGaN层、镓极性反转层和第二N型氮化镓层，以形成所述多量子阱层；在循环生长完成预设层数的所述多量子阱层后，在所述第二N型氮化镓层背离所述镓极性反转层的一侧生长P型氮化镓层。相较于现有技术，本专利技术实现的有益效果为：该LED外延结构通过在氮极性反转层上可以生长出高质量的InGaN层，同时又利用镓极性反转层生长第二N型氮化镓层，并没有在氮极性反转层上直接生长除InGaN层以外的外延层，这样既得到了高质量的InGaN层，又避免了在氮极性反转层上直接生长第二N型氮化镓层，致使其表面粗糙，0杂质并入偏多以及电阻率难以克服的问题，进而极大程度的提高了该LED外延结构的光电性能。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为本专利技术实施例提供的具有极性反转层的LED外延结构的一种结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的多量子阱层的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的具有极性反转层的LED外延结构的另一结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的具有极性反转层的LED外延结构的另一结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的具有极性反转层的LED外延结构的又一结构示意图；图6为本专利技术实施例提供的具有极性反转层的LED外延结构的又一结构示意图；图7为本专利技术实施例提供的一种具有极性反转层的LED外延结构的制作方法的流程示意图；图8-图10为图7所示的制作方法相对应的工艺结构示意图。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。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。参考图1，图1为本专利技术实施例提供的具有极性反转层的LED外延结构的一种结构示意图，所述LED外延结构包括：衬底101；在所述衬底101上以第一方向依次设置的缓冲层102、非掺杂氮化镓层103、第一N型氮化镓层104、多量子阱层105和P型氮化镓层106，其中，所述第一方向垂直于所述衬底101，且由所述衬底101指向所述缓冲层102；其中，参考图2，图2为本专利技术实施例提供的多量子阱层的结构示意图，所述多量子阱层105包括在所述第一方向上依次设置的氮极性反转层11、InGaN层12、镓极性反转层13和第二N型氮化镓层14。在该实施例中，该LED外延结构通过在氮极性反转层11上可以生长出高质量的InGaN层12，同时又利用镓极性反转层13生长第二N型氮化镓层14，并没有在氮极性反转层11上直接生长除InGaN层12以外的外延层，这样既得到了高质量的InGaN层12，又避免了在氮极性反转层11上直接生长第二N型氮化镓层14，致使其表面粗糙，0杂质并入偏多以及电阻率难以克服的问题，进而极大程度的提高了该LED外延结构的光电性能。具体的，在氮极性反转层11上首先可以生长出高In组分的InGaN层12，它的自发极化和压电极化的方向相反，可以有效的改善因In组分的提高，晶格和热膨胀系数失配等原因产生的自发极化和压电极化变大的缺点。其次，在镓极性反转层13上生长除InGaN层12以外的外延层又避免了在氮极性反转层11上直接生长第二N型氮化镓层14，致使其表面粗糙，0杂质并入偏多以及电阻率难以克服的问题，同时能够减小GaN材料的蓝移和半峰宽，进而极大程度的提高了该LED外延结构的光电性能。进一步的，参考图3，图3为本专利技术实施例提供的具有极性反转层的LED外延结构的另一结构示意图，所述多量子阱层105的层数为1层-10层，包括端点值，且多层所述多量子阱层105在所述第一方向上依次设置。需要说明的是，传统多量子阱层为InGaN层和GaN层的堆叠结构，且一般循环1-10个循环，当为10个循环时，LED外延结构的光电性能最佳。在该实施例中，所述多量子阱层105的层数可以为1层-10层，包括端点值，在本专利技术实施例中并不作限定，可以为1层或5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有极性反转层的LED外延结构，其特征在于，所述LED外延结构包括：衬底；在所述衬底上以第一方向依次设置的缓冲层、非掺杂氮化镓层、第一N型氮化镓层、多量子阱层和P型氮化镓层，其中，所述第一方向垂直于所述衬底，且由所述衬底指向所述缓冲层；其中，所述多量子阱层包括在所述第一方向上依次设置的氮极性反转层、InGaN层、镓极性反转层和第二N型氮化镓层。

【技术特征摘要】
1.一种具有极性反转层的LED外延结构，其特征在于，所述LED外延结构包括：衬底；在所述衬底上以第一方向依次设置的缓冲层、非掺杂氮化镓层、第一N型氮化镓层、多量子阱层和P型氮化镓层，其中，所述第一方向垂直于所述衬底，且由所述衬底指向所述缓冲层；其中，所述多量子阱层包括在所述第一方向上依次设置的氮极性反转层、InGaN层、镓极性反转层和第二N型氮化镓层。2.根据权利要求1所述的LED外延结构，其特征在于，所述多量子阱层的层数为1层-10层，包括端点值，且多层所述多量子阱层在所述第一方向上依次设置。3.根据权利要求1所述的LED外延结构，其特征在于，所述氮极性反转层为非掺杂的氮化镓层。4.根据权利要求1所述的LED外延结构，其特征在于，所述氮极性反转层为具有掺杂元素的氮化镓层。5.根据权利要求4所述的LED外延结构，其特征在于，所述氮极性反转层的掺杂元素为Si，掺杂浓度为1e18/cm3-5e18/cm3，包括端点值。6.根据权利要求1所述的LED外延结构，其特征在于，所述氮极性反转层的厚度为0.2nm-10nm，包括端点...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍丽艳，滕龙，周浩，方誉，
申请(专利权)人：江西乾照光电有限公司，
类型：发明
国别省市：江西,36