一种设有布拉格反射镜的外延结构及其制备方法、LED芯片技术

本发明专利技术公开了一种设有布拉格反射镜的外延结构及其制备方法、LED芯片，所述外延结构包括依次设置的GaN复合层、布拉格反射镜、N

【技术实现步骤摘要】
一种设有布拉格反射镜的外延结构及其制备方法、LED芯片


[0001]本申请涉及发光二极管
，尤其涉及一种设有布拉格反射镜的外延结构及其制备方法、LED芯片。

技术介绍

[0002]发光二极管，简称为LED，是一种常用的发光器件，通过电子与空穴复合释放能量发光，它在照明领域应用广泛。发光二极管可高效地将电能转化为光能，在现代社会具有广泛的用途，如照明、平板显示、医疗器件等。
[0003]现有的LED芯片一般包括依次设置的衬底、N
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GaN层、有源层和P
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GaN层，从有源层发出的光需要从折射率高的P
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GaN层向折射率低的空气射出，有源层发出的光在芯片内发生全反射，其中大部分的光在芯片内发生多次反射而被LED芯片内部的缺陷所吸收，只有少部分的光可以从有源层出射到空气，因此现有LED芯片的出光效率低。

技术实现思路

[0004]本申请所要解决的技术问题在于，提供一种设有布拉格反射镜的外延结构及其制备方法，外延结构出光效率高。
[0005]本申请所要解决的技术问题在于，提供一种LED芯片，出光效率高。
[0006]本申请还要解决的技术问题在于，提供一种设有布拉格反射镜的外延结构，包括依次设置的GaN复合层、布拉格反射镜、N
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GaN层、应力释放层、量子阱层、P
‑
AlGaN层和P
‑
GaN层，所述布拉格反射镜由若干个周期的AlN层/GaN层组成，所述布拉格反射镜中AlN层和GaN层的生长温度相同，为900～1200℃。
[0007]作为上述方案的改进，所述布拉格反射镜中AlN层和GaN层的厚度比为1：(1.4～1.7)。
[0008]作为上述方案的改进，所述布拉格反射镜中AlN层和GaN层之间形成有AlGaN过渡层；
[0009]其中，所述AlN层的厚度为28～32nm，所述AlGaN过渡层的厚度为23～26nm，所述GaN层的厚度为47～52nm。
[0010]作为上述方案的改进，所述布拉格反射镜由25～35个周期的AlN层/GaN层组成。
[0011]作为上述方案的改进，所述GaN复合层包括设于衬底上的GaN缓冲层和设于所述GaN缓冲层上的GaN无掺杂层，所述布拉格反射镜设于所述GaN无掺杂层上，所述GaN缓冲层的厚度为10～100nm，所述GaN无掺杂层的厚度为1～5μm。
[0012]作为上述方案的改进，所述N
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GaN层中Si的掺杂浓度为1E19～3E19，厚度为1～3μm；
[0013]所述P
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AlGaN层中Al的掺杂浓度为1E20～5E20，Mg掺杂浓度8E19～3E20，厚度为10～100nm；
[0014]所述P
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GaN层中Al的掺杂浓度为1E18～1E22，厚度为10～100nm。
[0015]作为上述方案的改进，所述量子阱层由若干个周期的InxGa1‑
x
N阱层/GaN垒层组成，x＝0.01～0.99，所述InxGa1‑
x
N阱层的厚度为1
‑
6nm，所述GaN垒层的厚度为1
‑
20nm。
[0016]相应地，本申请还提供了一种设有布拉格反射镜的外延结构的制备方法，包括以下步骤：
[0017]S1、采用金属有机化合物化学气相沉淀法，在衬底上形成GaN复合层；
[0018]S2、在温度为900～1200℃、压力为180～220Torr的条件下，在所述GaN复合层上形成若干个周期的AlN层/GaN层，以形成布拉格反射镜；
[0019]S3、保持温度和压力不变，在所述布拉格反射镜上形成N
‑
GaN层；
[0020]S4、将温度降至830～880℃，压力保持不变，在所述N
‑
GaN层上形成应力释放层；
[0021]S5、将温度调至600～1000℃，压力保持不变，在所述应力释放层上形成量子阱层；
[0022]S6、将温度调至700～1000℃，压力为80～150Torr的条件下，在所述量子阱层上形成P
‑
AlGaN层；
[0023]S7、将温度调至700～1000℃，压力为450～550Torr的条件下，在所述P
‑
AlGaN层上形成P
‑
GaN层。
[0024]作为上述方案的改进，步骤S1中，所述GaN复合层的制备方法包括：
[0025]在温度为500～900℃、压力为450～600Torr的条件下，在衬底上形成厚度为10～100nm的GaN缓冲层；
[0026]将温度提升至900～1200℃，压力为180～220Torr的条件下，在所述GaN缓冲层上形成厚度为2～4μm的GaN无掺杂层；
[0027]步骤S5中，所述量子阱层的制备方法包括：
[0028]S501、将温度调至为600～900℃，压力保持不变，形成厚度为1～6nm的InxGa1‑
x
N阱层；
[0029]S502、将温度调至700～1000℃，压力保持不变，形成厚度为1～20nm的GaN垒层；
[0030]S503、重复步骤S501和步骤S502若干次，形成所述量子阱层。
[0031]相应地，本申请还提供了一种LED芯片，包括上述所述的外延结构。
[0032]实施本申请，具有如下有益效果：
[0033]本申请的外延结构在GaN复合层和N
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GaN层之间设置布拉格反射镜，有效减少外延结构的光损耗，提高整体的出光效率；其中，由生长温度相同且反射率差异大的AlN层和GaN层组成的布拉格反射镜，反射率高，且表面裂纹少；其次，本申请布拉格反射镜中AlN层和GaN层之间设置的AlGaN过渡层，可以阻挡部分的电子，减少外延结构的漏电率，从而提高外延结构的整体良率。
[0034]本申请布拉格反射镜中的AlN层和GaN层的形成温度相同，不仅可以简化工艺，还可以改善升降温的不确定变化降低布拉格反射镜抗静电能力的问题。
附图说明
[0035]图1是本申请外延结构的结构示意图；
[0036]图2是本申请布拉格反射镜的结构示意图；
[0037]图3是本申请量子阱层的结构示意图。
具体实施方式
[0038]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。
[0039]参见图1和图2，本申请提供的一种设有布拉格反射镜2的外延结构，包括依次设置的GaN复合层1、布拉格反射镜2、N
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GaN层3、应力释放层4、量子阱层5、P
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AlGaN层6和P
‑
GaN层7。
[0040]本申请的GaN复合层1包括设于衬底上的GaN缓冲层11和设于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种设有布拉格反射镜的外延结构，其特征在于，包括依次设置的GaN复合层、布拉格反射镜、N
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GaN层、应力释放层、量子阱层、P
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AlGaN层和P
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GaN层，所述布拉格反射镜由若干个周期的AlN层/GaN层组成，所述布拉格反射镜中AlN层和GaN层的生长温度相同，为900～1200℃。2.如权利要求1所述的一种设有布拉格反射镜的外延结构，其特征在于，所述布拉格反射镜中AlN层和GaN层的厚度比为1：(1.4～1.7)。3.如权利要求1所述的一种设有布拉格反射镜的外延结构，其特征在于，所述布拉格反射镜中AlN层和GaN层之间形成有AlGaN过渡层；其中，所述AlN层的厚度为28～32nm，所述AlGaN过渡层的厚度为23～26nm，所述GaN层的厚度为47～52nm。4.如权利要求1～3任一项所述的一种设有布拉格反射镜的外延结构，其特征在于，所述布拉格反射镜由25～35个周期的AlN层/GaN层组成。5.如权利要求1所述的一种设有布拉格反射镜的外延结构，其特征在于，所述GaN复合层包括设于衬底上的GaN缓冲层和设于所述GaN缓冲层上的GaN无掺杂层，所述布拉格反射镜设于所述GaN无掺杂层上，所述GaN缓冲层的厚度为10～100nm，所述GaN无掺杂层的厚度为1～5μm。6.如权利要求1或5所述的一种设有布拉格反射镜的外延结构，其特征在于，所述N
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GaN层中Si的掺杂浓度为1E19～3E19，厚度为1～3μm；所述P
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AlGaN层中Al的掺杂浓度为1E20～5E20，Mg掺杂浓度8E19～3E20，厚度为10～100nm；所述P
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GaN层中Al的掺杂浓度为1E18～1E22，厚度为10～100nm。7.如权利要求1或6所述的一种设有布拉格反射镜的外延结构，其特征在于，所述量子阱层由若干个周期的InxGa1‑
x
N阱层/GaN垒层组成，x＝0.01～0.99，所述InxGa1‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘树林，靳彩霞，李刚，张文燕，徐金荣，阮钇，
申请(专利权)人：佛山市国星半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：