一种具有粗糙表面的红外LED外延片制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有粗糙表面的红外LED外延片制备方法，属于发光二极管领域，该方法包括：提供一衬底；在所述衬底上依次生长GaAs缓冲层、N‑AlxGa1‑xAs电流扩展层、N‑AlxGa1‑xAs限制层、N‑AlxGa1‑xAs Space层、多量子阱有源层、P‑AlxGa1‑xAs Space层、P‑AlxGa1‑xAs限制层和P‑AlxGa1‑xAs电流扩展层；在所述P‑AlxGa1‑xAs电流扩展层上进行原位生长P‑AlxGa1‑xAs粗化层；在所述P‑AlxGa1‑xAs粗化层上生长重掺P‑GaAs接触层。本发明专利技术中，通过外延工艺制备粗糙表面，促进光的散射，提高其正面出光效率。

【技术实现步骤摘要】
一种具有粗糙表面的红外LED外延片制备方法
本专利技术属于发光二极管领域，尤其涉及一种具有粗糙表面的红外LED外延片制备方法。
技术介绍
红外光源最开始应用于光通信领域，随着时代的发展逐渐开始应用于消费行业，比如遥控、识别、检测感应等方面。目前特别像人脸识别、3D成像、虹膜识别和眼动追踪等新技术都在不断地整合到诸多智能设备中，比如在智能手机、智能电子手表和各种移动终端平台上的应用，极大地推动了红外光源的普及应用。另外为了维护社会治安，打击违法犯罪，近些年国家也在大力推动建立天网监控系统，市场对安防监控设备的需求也在日益增加。红外LED由于其具有低热、节能、长寿命等优点，在红外光源领域的应用占有重要的地位。目前红外LED都存在发光功率偏低的问题，尤其在远距遥控和监控领域的应用尤为明显。
技术实现思路
本专利技术主要从提高红外LED的出光效率着手，即通过外延工艺制备粗糙的表面，促进光的散射，提高其从正表面出光的效率。为解决上述技术问题，本专利技术提供以下的技术方案：本专利技术提供了一种具有粗糙表面的红外LED外延片制备方法，所述方法包括以下步骤，S1：提供一衬底，S2：在所述衬底上依次生长GaAs缓冲层、N-AlxGa1-xAs电流扩展层、N-AlxGa1-xAs限制层、N-AlxGa1-xAsSpace层、多量子阱有源层、P-AlxGa1-xAsSpace层、P-AlxGa1-xAs限制层和P-AlxGa1-xAs电流扩展层。优选的，所述步骤还包括，<br>S3：在所述P-AlxGa1-xAs电流扩展层上生长P-AlxGa1-xAs粗化层，S4：在所述P-AlxGa1-xAs粗化层上生长重掺P-GaAs接触层。优选的，当所述P-AlxGa1-xAs电流扩展层生长结束时，停止通入TEGa和TEAl，并等待10-60s，此时间内将CCl4有效流量从10-20sccm升高至100-250sccm；之后再通入TEGa和TEAl生长5-30min，粗化层厚度设置为500nm-2μm，其生长温度设置为650-750℃。优选的，所述外延片包括衬底，以及依次在所述衬底上生长GaAs缓冲层、N-AlxGa1-xAs电流扩展层、N-AlxGa1-xAs限制层、N-AlxGa1-xAsSpace层、多量子阱有源层、P-AlxGa1-xAsSpace层、P-AlxGa1-xAs限制层、P-AlxGa1-xAs电流扩展层、P-AlxGa1-xAs粗化层和P-GaAs接触层。优选的，所述P-AlxGa1-xAs粗化层为掺C的P型材料。优选的，所述P-AlxGa1-xAs粗化层的厚度设置为500nm-2μm。优选的，所述P-AlxGa1-xAs粗化层生长温度设置为650-750℃。本专利技术有益效果本专利技术通过利用CCl4即可以作为金属砷化物的P型掺杂源，又可以利用其腐蚀气体的特性对AlxGa1-xAs材料进行刻蚀，通过控制生长温度、V/III比和CCl4流量，促进材料的三维模式生长，最终原位形成均匀的粗糙表面，促进光的散射，提高其从LED正面出光的效率。若采用芯片工艺如ICP或粗化液等方式粗化处理表面，势必影响表层GaAs接触层，进而严重影响欧姆接触性能，另外还额外增加芯片制备成本。本专利技术在外延环节就可通过生长工艺原位形成粗糙的表面，解决芯片对外延片正面粗化的难题，同时节约芯片制备成本。附图说明图1为本专利技术实施例提供的具有粗糙表面的红外LED外延片制备方法流程图。图2为本专利技术实施例提供的具有粗糙表面的红外LED外延片的结构示意图。图3为本专利技术粗化后外延片表面低倍光学显微镜图，低倍率下显示其主要是均匀的粗糙表面。图4为本专利技术粗化后外延片表面高倍光学显微镜图，放大后显示其表面主要分布是三维斜棱锥体。附图标记说明：200、衬底；211、GaAs缓冲层；221、N-AlxGa1-xAs电流扩展层；231、N-AlxGa1-xAs限制层；241、N-AlxGa1-xAsSpace层；251、多量子阱有源层；261、P-AlxGa1-xAsSpace层；271、P-AlxGa1-xAs限制层；281、P-AlxGa1-xAs电流扩展层；202、P-AlxGa1-xAs粗化层；203、P-GaAs接触层。具体实施方式下面将结合本专利技术的实施例中的附图，对本专利技术的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。实施例如图1所示，本专利技术提供了一种具有粗糙表面的红外LED外延片制备方法，所述方法包括以下步骤，S1：提供一衬底200，本实施例中，衬底200包括但不限于GaAs衬底。具体地，步骤S1可以包括：将放置在石墨盘中的GaAs衬底转运至反应室中，并加热反应室至650-750℃，反应室内压强降至50mbar，升温至400℃时通AsH3保护衬底200免于热分解。S2，在衬底200上依次生长GaAs缓冲层211、N-AlxGa1-xAs电流扩展层221、N-AlxGa1-xAs限制层231、N-AlxGa1-xAsSpace层241、多量子阱有源层251、P-AlxGa1-xAsSpace层261、P-AlxGa1-xAs限制层271、P-AlxGa1-xAs电流扩展层281。具体地，步骤S2包括：加热反应室温度至650-750℃，反应室压强稳定在50mbar，在GaAs衬底上生长一层100-400nmGaAs缓冲层211，在GaAs缓冲层211上生长一层1-2μm厚的N-AlxGa1-xAs电流扩展层221；在其上再生长一层300-500nm厚的N-AlxGa1-xAs限制层231；在其上再生长一层50-200nm厚的N-AlxGa1-xAsSpace层241；再在其上生长多量子阱（9-15对）有源层；在其上生长一层50-200nm厚P-AlxGa1-xAsSpace层261；在其上生长一层300-500nm厚的P-AlxGa1-xAs限制层271；再在其上生长一层4-10μm厚的P-AlxGa1-xAs电流扩展层281。步骤S3，在P-AlxGa1-xAs电流扩展层281上生长一层P-AlxGa1-xAs粗化层202。具体地，步骤S3可以包括：控制反应室温度在650-750℃左右，反应室压强稳定在50mbar，当P-AlxGa1-xAs电流扩展层281生长结束时，停止通入TEGa和TEAl，并等待10-60s，此时间内将CCl4流量从10-20sccm升高至100-250sccm（优选200sccm）左右；之后再通入TEGa和TEAl生长5-30min，粗化层厚度大概在300nm-2μm左右。步骤S4，在P-AlxGa1-xAs粗化层202上生长一层重掺P本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有粗糙表面的红外LED外延片制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤，/nS1：提供一衬底（200），/nS2：在所述衬底（200）上依次生长GaAs缓冲层（211）、N-AlxGa1-xAs电流扩展层（221）、N-AlxGa1-xAs限制层（231）、N-AlxGa1-xAs Space层（241）、多量子阱有源层（251）、P-AlxGa1-xAs Space层（261）、P-AlxGa1-xAs限制层（271）和P-AlxGa1-xAs电流扩展层（281）。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有粗糙表面的红外LED外延片制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤，
S1：提供一衬底（200），
S2：在所述衬底（200）上依次生长GaAs缓冲层（211）、N-AlxGa1-xAs电流扩展层（221）、N-AlxGa1-xAs限制层（231）、N-AlxGa1-xAsSpace层（241）、多量子阱有源层（251）、P-AlxGa1-xAsSpace层（261）、P-AlxGa1-xAs限制层（271）和P-AlxGa1-xAs电流扩展层（281）。


2.根据权利要求1所述的一种具有粗糙表面的红外LED外延片制备方法，其特征在于，所述步骤还包括，
S3：在所述P-AlxGa1-xAs电流扩展层（281）上生长P-AlxGa1-xAs粗化层（202），
S4：在所述P-AlxGa1-xAs粗化层（202）上生长重掺P-GaAs接触层（203）。


3.根据权利要求2所述的一种具有粗糙表面的红外LED外延片制备方法，其特征在于，
当所述P-AlxGa1-xAs电流扩展层（281）生长结束时，停止通入TEGa和TEAl，并等待10-60s，此时间内将CCl4有效流量从10-20sccm升高至100-250sccm；之后再通入TEGa和TEAl生长5-...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊欢，徐培强，林晓珊，张银桥，王向武，潘彬，
申请(专利权)人：南昌凯捷半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36