带量子垒层硅掺杂结构的LED外延片、生长方法及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种带量子垒层硅掺杂结构的LED外延片、生长方法及其制造方法；外延片结构包括从下往上依次设置的蓝宝石衬底上生长的外延层、AlGaN缓冲层、非掺杂GaN层、AlGaN缺陷阻挡层、n型GaN层、高温InGaN/GaN应力释放层、低温InGaN/GaN量子阱发光层、p型AlGaN电子阻挡层、p型GaN层。本发明专利技术通过量子阱发光层的垒层中硅掺杂方式及垒层结构的优化，加强量子阱外延晶体质量和阱垒的界面质量，有效改善空穴的分布与运输，增强电流的横向扩展性，减小极化电场，有效改善绿光LED的光输出及电特性。有效改善绿光LED的光输出及电特性。有效改善绿光LED的光输出及电特性。

【技术实现步骤摘要】
带量子垒层硅掺杂结构的LED外延片、生长方法及其制造方法


[0001]本专利技术涉及LED外延片领域，尤其是一种带量子垒层硅掺杂结构的LED外延片、生长方法及其制造方法。

技术介绍

[0002]铝镓铟磷四元红光LED和铟镓氮三元蓝光LED的内量子效率均可达到90％以上。然而铟镓氮材料的LED随着波长的增加，其发光效率急剧降低，尤其是到520nm绿光波段时，量子效率降低到30％以下。绿光LED的droop效应非常严重，在注入电流的增加时LED的输出功率快速降低。
[0003]目前在提升InGaN绿光LED的内量子效率方面，主要有以下途径。其一是不断优化InGaN/GaN多量子阱外延层结构，减少发光区的缺陷密度。比如，利用生长中断法来改善量子阱界面；在多量子阱发光区下方插入InGaN预应变层，阻断位错传播，降低量子阱中的应力等。其二，用GaN衬底同质外延代替蓝宝石异质生长，降低外延层的穿透位错密度。其三，是在非极性和半极性方向上外延生长绿光LED，可以避免自发极化产生的压电极化问题，消除极化电场的影响，从而提高电子/>‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带量子垒层硅掺杂结构的LED外延片，其特征在于其结构从下往上依次为：蓝宝石衬底上生长的外延层：AlGaN缓冲层、非掺杂GaN层、AlGaN缺陷阻挡层、n型GaN层、高温InGaN/GaN应力释放层、低温InGaN/GaN量子阱发光层、p型AlGaN电子阻挡层、p型GaN层；所述低温InGaN/GaN量子阱发光层包括多个交替生长的量子阱层结构和量子垒层结构。2.根据权利要求1所述的带量子垒层硅掺杂结构的LED外延片，其特征在于：所述量子垒层结构包括升温段的非掺杂GaN层1、持温段的非掺杂GaN层2、升温段的非掺杂GaN层3、高温段硅掺杂GaN层4、高温段硅掺杂GaN层5、降温段硅掺杂GaN层6、降温段非硅掺杂GaN层7；所述的非掺杂GaN层1～3是阱层到垒层升温段的过渡界面GaN层生长，所述的硅掺杂GaN层4和GaN层5是不同的硅掺杂方式的高温垒层，所述的GaN层6和GaN层7是垒层到阱层降温段的过渡界面GaN层生长，GaN层6为硅掺杂，GaN层7为非掺杂；所述GaN量子垒层1～7的总厚度在10nm～15nm；所述的绿光结构发光区1个MQW周期为量子阱层InGaN和垒层GaN，依次循环生长7～12个周期。3.根据权利要求2所述带量子垒层硅掺杂结构的LED外延片，其特征在于：所述量子垒层结构中高温段硅掺杂GaN层4的硅掺杂浓度为2
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10
17
cm
‑3～2.5
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‑3，高温段硅掺杂GaN层5的硅掺杂浓度为4
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‑3，降温段的硅掺杂GaN层6的硅掺杂浓度为2
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‑3。4.根据权利要求2所述带量子垒层硅掺杂结构的LED外延片，其特征在于：所述量子垒层结构中持温段的非掺杂GaN层2的厚度为0.5～0.75nm，升温段的非掺杂GaN层3的厚度为0.75～1.15nm，高温段硅掺杂GaN层4的厚度为1.25～1.85nm，高温段硅掺杂GaN层5的厚度为4.0～6.0nm，降温段的掺杂GaN层6的厚度为1.0～1.5nm，降温段非硅掺杂GaN层7的厚度为2.0～3.0nm。5.一种权利要求1所述的带量子垒层硅掺杂结构的LED外延片的生长方法，其特征在于，包括以下步骤：在蓝宝石图形衬底上生长AlGaN缓冲层；在所述的AlGaN缓冲层上高...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宝琴，朱剑峰，陈淼清，张蔚，徐扣琴，
申请(专利权)人：南通同方半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：