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GaN基发光二极管领域。所述发光二极管外延片包括：衬底、在所述衬底上顺次沉积的缓冲层、未掺杂GaN层、N型掺杂GaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型掺杂GaN层、以及P型接触层，所述电子阻挡层包括层叠的至少一个AlN子层和至少一个MgN子层。

A GaN-based Light Emitting Diode Epitaxy Sheet and Its Preparation Method

The invention discloses a GaN-based light-emitting diode epitaxy sheet and a preparation method thereof, belonging to the field of GaN-based light-emitting diodes. The light emitting diode epitaxy sheet comprises a substrate, a buffer layer deposited sequentially on the substrate, an undoped GaN layer, a N-type doped GaN layer, a multi-quantum well layer, an electronic barrier layer, a P-type doped GaN layer, and a P-type contact layer. The electronic barrier layer comprises at least one overlapping AlN sublayer and at least one MgN sublayer.

【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GaN基发光二极管领域，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)基LED(LightEmittingDiode，发光二极管)，也称GaN基LED芯片，一般包括外延片和在外延片上制备的电极。外延片通常包括：衬底、以及顺次层叠在衬底上的缓冲层、未掺杂GaN层、N型GaN层、MQW(MultipleQuantumWell，多量子阱)层、电子阻挡层、P型掺杂GaN层和接触层。当有电流注入GaN基LED时，N型GaN层等N型区的电子和P型掺杂GaN层等P型区的空穴进入MQW有源区并且复合，发出可见光。其中，电子阻挡层的材质一般是采用AlGaN。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：AlGaN电子阻挡层形成的能阶较低，对电子的阻挡作用较弱，MQW层中的电子大量溢出至P型掺杂GaN层，致使电子和空穴的辐射复合效率大大降低。
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，能够增强电子阻挡层的电子阻挡作用，降低电子溢流。所述技术方案如下：第一方面，提供了一种GaN基发光二极管外延片，所述发光二极管外延片包括：衬底、在所述衬底上顺次沉积的缓冲层、未掺杂GaN层、N型掺杂GaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型掺杂GaN层、以及P型接触层，所述电子阻挡层包括层叠的至少一个AlN子层和至少一个MgN子层。可选地，当所述电子阻挡层包括多个所述AlN子层和多个所述MgN子层时，所述电子阻挡层为所述AlN子层和所述MgN子层交替生长的周期性结构。可选地，所述AlN子层的数量大于所述MgN子层的数量，所述电子阻挡层中与所述多量子阱层接触的子层、以及所述电子阻挡层中与所述P型掺杂GaN层接触的子层均为所述AlN子层。可选地，所述AlN子层中的Al组分含量按照所述AlN子层的层叠顺序逐层升高，距离所述多量子阱层较近的AlN子层中的Al组分含量比距离所述多量子阱层较远的AlN子层中的Al组分含量低。可选地，所述电子阻挡层的厚度为1～10nm。第二方面，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缓冲层、未掺杂GaN层、N型掺杂GaN层、多量子阱层；在所述多量子阱层上沉积电子阻挡层，所述电子阻挡层包括层叠的至少一个AlN子层和至少一个MgN子层；在所述电子阻挡层上顺次沉积P型掺杂GaN层、以及P型接触层。可选地，所述在所述多量子阱层上沉积电子阻挡层，包括：将放置沉积有所述多量子阱层的衬底的反应腔内的温度调整在500～1200℃，压力调整在100～550Torr后，在所述多量子阱层上沉积所述电子阻挡层。可选地，当所述电子阻挡层包括多个所述AlN子层和多个所述MgN子层时，所述电子阻挡层为所述AlN子层和所述MgN子层交替生长的周期性结构。可选地，所述AlN子层中的Al组分含量按照所述AlN子层的层叠顺序逐层升高，距离所述多量子阱层较近的AlN子层中的Al组分含量比距离所述多量子阱层较远的AlN子层中的Al组分含量低。可选地，在生长Al组分含量最低的AlN子层时，向所述反应腔通入的Al源的流量为10～100sccm，在生长Al组分含量最高的AlN子层时，向所述反应腔通入的Al源的流量为100～200sccm。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过电子阻挡层包括层叠的至少一个AlN子层和至少一个MgN子层，相比于传统的AlGaN电子阻挡层，一方面，AlN子层提供高含量的Al掺杂，而高含量的Al掺杂能形成较高的能阶，在电子空穴进入量子阱后，增大对电子的阻挡作用，减少电子溢流，从而提高电子的注入效率，进而提高发光二极管的发光效率；另一方面，MgN子层提供高含量的Mg掺杂，可以增加空穴的注入，使更多的电子空穴复合被消耗掉，能进一步减少电子溢流，提高LED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电子阻挡层的结构示意图；图3和图4均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，该发光二极管外延片包括：衬底1、以及在衬底1上顺次沉积的缓冲层2、未掺杂GaN层3、N型掺杂GaN层4、多量子阱层5、电子阻挡层6、P型掺杂GaN层7和P型接触层8。其中，电子阻挡层6包括层叠的至少一个AlN子层61和至少一个MgN子层62。通过电子阻挡层6包括层叠的至少一个AlN子层61和至少一个MgN子层62，相比于传统的AlGaN电子阻挡层，一方面，AlN子层61提供高含量的Al掺杂，而高含量的Al掺杂能形成较高的能阶，在电子空穴进入量子阱后，增大对电子的阻挡作用，减少电子溢流，从而提高电子的注入效率，进而提高发光二极管的发光效率；另一方面，MgN子层62提供高含量的Mg掺杂，可以增加空穴的注入，使更多的电子空穴复合被消耗掉，能进一步减少电子溢流，提高LED的发光效率。示例性地，衬底1可以是可以是(0001)晶向蓝宝石衬底(Al2O3)。示例性地，缓冲层2可以是AlN缓冲层，厚度可以是15至35nm。示例性地，未掺杂GaN层3的厚度为0.5至4.5微米。示例性地，N型掺杂GaN层4的厚度为1.5至5.5微米。示例性地，多量子阱层5为GaN垒层与InGaN阱层交替生长的超晶格结构。例如，多量子阱层5包括若干层叠的GaN垒层，相邻两个GaN垒层之间设有InGaN阱层。多量子阱层5中，多量子阱层包括6～12个InGaN阱层和6～12个GaN垒层。InGaN阱层的厚度为1至4nm，GaN垒层的厚度为8至18nm。示例性地，参见图1，电子阻挡层6仅包括两个子层：一个AlN子层61和一个MgN子层62。这时，AlN子层61可以位于多量子阱层5与MgN子层62之间(如图1所示)，或者，MgN子层62可以位于多量子阱层5与AlN子层61之间。示例性地，参见图2，当电子阻挡层6包括多个AlN子层61和多个MgN子层62时，电子阻挡层6为AlN子层61和MgN子层62交替生长的周期性结构。这种两种不同组分交替生长的周期性结构(超晶格结构)能提高晶体质量，减少杂质对光的吸收，提高LED芯片的出光效率。需要说明的是，在本实施例中，当电子阻挡层6为AlN子层61和MgN子层62交替生长的周期性结构时，AlN子层61与MgN子层62的数量可以相同，也可以相差一层。在上述AlN子层61和MgN子层62交替生长的周期性结构中，AlN子层61的数量大于MgN子层62的数量(AlN子层61的数量比MgN子层62的数量大1)，电子阻挡层6中与多量子阱层5接触的子层、以及电子阻挡层6中与P型掺杂GaN层7接触的子层均为AlN子层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种GaN基发光二极管外延片，其特征在于，所述发光二极管外延片包括：衬底、在所述衬底上顺次沉积的缓冲层、未掺杂GaN层、N型掺杂GaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型掺杂GaN层、以及P型接触层，所述电子阻挡层包括层叠的至少一个AlN子层和至少一个MgN子层。

【技术特征摘要】
1.一种GaN基发光二极管外延片，其特征在于，所述发光二极管外延片包括：衬底、在所述衬底上顺次沉积的缓冲层、未掺杂GaN层、N型掺杂GaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型掺杂GaN层、以及P型接触层，所述电子阻挡层包括层叠的至少一个AlN子层和至少一个MgN子层。2.根据权利要求1所述的外延片，其特征在于，当所述电子阻挡层包括多个所述AlN子层和多个所述MgN子层时，所述电子阻挡层为所述AlN子层和所述MgN子层交替生长的周期性结构。3.根据权利要求2所述的外延片，其特征在于，所述AlN子层的数量大于所述MgN子层的数量，所述电子阻挡层中与所述多量子阱层接触的子层、以及所述电子阻挡层中与所述P型掺杂GaN层接触的子层均为所述AlN子层。4.根据权利要求2所述的外延片，其特征在于，所述AlN子层中的Al组分含量按照所述AlN子层的层叠顺序逐层升高，距离所述多量子阱层较近的AlN子层中的Al组分含量比距离所述多量子阱层较远的AlN子层中的Al组分含量低。5.根据权利要求1所述的外延片，其特征在于，所述电子阻挡层的厚度为1～10nm。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缓冲层、未...

【专利技术属性】
技术研发人员：王曼，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