发光二极管外延片及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种发光二极管外延片及其制备方法，所述发光二极管外延片包括：衬底，以及在衬底上依次层叠的缓冲层、三维成核层、二维恢复层、未掺杂的GaN层、N型GaN层、多量子阱层和P型层；多量子阱层包括x个周期性交替排布的混合极性量子阱层和量子垒层；混合极性量子阱层包括y个周期性交替排布的N极性面量子阱层和Ga极性面量子阱层。本发明专利技术解决了现有量子阱中因极化电场而导致的能带弯曲和倾斜所带来的降低了LED外延片的发光效率的问题。的降低了LED外延片的发光效率的问题。的降低了LED外延片的发光效率的问题。

【技术实现步骤摘要】
发光二极管外延片及其制备方法


[0001]本专利技术涉及光电
，特别涉及一种发光二极管外延片及其制备方法。

技术介绍

[0002]GaN基的发光二极管（LED）被广泛的应用于日用照明、手机背光、汽车车灯等领域。而制备LED外延片是其中制备发光二极管的重要环节，目前制备LED外延片使用金属有机化学气相沉积（MOCVD）生长的GaN外延层，主要是Ga极性面（Ga
‑
Poalr）GaN薄膜。
[0003]GaN晶体结构由于N原子的电负性强于Ga原子，因此在GaN晶体中，Ga原子和N原子间共价键的成键电子会发生偏移，电子偏移至靠近N原子，远离Ga原子，导致GaN晶体中产生极化电场，传统LED外延片中Ga极性面的量子阱存在压电极化电场和自发极化电场，极化电场的存在会致使量子阱中能带发生弯曲和倾斜，减少量子阱中电子和空穴的波函数交叠，从而降低电子和空穴复合效率，进而降低了LED外延片的发光效率。

技术实现思路

[0004]基于此，本专利技术的目的是提供一种发光二极管外延片及其制备方法，以从根本上解决现有量子阱中因极化电场而导致的能带弯曲和倾斜所带来的降低了LED外延片的发光效率的问题。
[0005]根据本专利技术实施例的一种发光二极管外延片，包括：衬底，以及在所述衬底上依次层叠的缓冲层、三维成核层、二维恢复层、未掺杂的GaN层、N型GaN层、多量子阱层和P型层；所述多量子阱层包括x个周期性交替排布的混合极性量子阱层和量子垒层；所述混合极性量子阱层包括y个周期性交替排布的N极性面量子阱层和Ga极性面量子阱层。
[0006]另外，根据本专利技术上述实施例的一种发光二极管外延片，还可以具有如下附加的技术特征：进一步地，所述量子垒层和所述混合极性量子阱层交替排布的周期x取值范围为：8≤x≤12；所述N极性面量子阱层和所述Ga极性面量子阱层交替排布的周期y取值范围为：1≤y≤10。
[0007]进一步地，所述N极性面量子阱层为In
a
Al
b
GaN层，其中0≤a≤1，0≤b≤1 ，且a，b不同时为0；所述Ga极性面量子阱层为In
α
Al
β
GaN层，其中0≤α≤1，0≤β≤1，且α，β不同时为0。
[0008]进一步地，所述N极性面量子阱层的厚度与所述Ga极性面量子阱层的厚度相同。
[0009]进一步地，所述N极性面量子阱层的厚度为0.1
‑
5nm，所述Ga极性面量子阱层的厚度为0.1
‑
5nm。
[0010]进一步地，所述P型层包括在所述多量子阱层上依次层叠的P型电子阻挡层、P型非
掺杂GaN层、P型Mg掺杂GaN层和P型接触层。
[0011]根据本专利技术实施例的一种发光二极管外延片制备方法，所述方法包括：提供一衬底；在所述衬底上沉积缓冲层；在所述缓冲层上沉积三维成核层；在所述三维成核层上沉积二维恢复层；在所述二维恢复层上沉积未掺杂的GaN层；在所述未掺杂的GaN层上沉积N型GaN层；在所述N型GaN层上沉积多量子阱层，所述多量子阱层由x个周期性的混合极性量子阱层和量子垒层交替生长制得，所述混合极性量子阱层由y个周期性的N极性面量子阱层和Ga极性面量子阱层交替生长制得；在所述多量子阱层上沉积P型层。
[0012]进一步地，生长所述混合极性量子阱层的反应室生长温度为800 ℃，压力为150
‑
250 torr，承载所述衬底的石墨基座转速为600
‑
1000转/min，其中生长的1个周期性的所述混合极性量子阱层厚度为0.2
‑
10 nm，其中所述N极性面量子阱层的厚度为0.1
‑
5 nm，所述Ga极性面量子阱层的厚度为0.1
‑
5 nm。
[0013]进一步地，生长所述N极性面量子阱层时的V/III比相较生长所述Ga极性面量子阱层时的V/III比高，所述V/Ⅲ比为通入的N源与通入的Ga源的流量的摩尔质量的比值；所述N极性面量子阱为In
a
Al
b
GaN层，其中0≤a≤1，0≤b≤1 ，且a，b不同时为0；所述Ga极性面量子阱层为In
α
Al
β
GaN层，其中0≤α≤1，0≤β≤1，且α，β不同时为0。
[0014]进一步地，生长所述N极性面量子阱层前，通入N源对生长表面进行氮化处理。
[0015]与现有技术相比：通过将量子阱层由现有单一Ga极性面量子阱层转变成具有周期性排布的N极性面量子阱层和Ga极性面量子阱层组合成的混合极性量子阱，由于量子阱层具有混合极性，而N极性面量子阱层和Ga极性面量子阱层的自发极化电场以及压电极化电场相反，使得两种极性交替排布的量子阱结构能有效的缓解量子阱层中的极化效应，改善量子阱中能带的弯曲和倾斜现象，从而提高量子阱中电子和空穴的波函数交叠，提升电子和空穴复合效率，提高发光二极管的发光效率，解决了现有量子阱中因极化电场而导致的能带弯曲和倾斜所带来的降低了LED外延片的发光效率的问题。
附图说明
[0016]图1为本专利技术第一实施例中的发光二极管外延片的结构示意图；图2为本专利技术第二实施例中的发光二极管外延片制备方法的流程图；以下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。
具体实施方式
[0017]为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的若干实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容更加透彻全面。
[0018]需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上
或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
[0019]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0020]实施例一请参阅图1，是本专利技术实施例提供的一种发光二极管外延片的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本专利技术实施例相关的部分，本专利技术实施例提供的发光二极管外延片包括衬底1，以及在衬底1上依次层叠的缓冲层2、三维成核层3、二维恢复层4、未掺杂的GaN层5、N型GaN层6、多量子阱层7和P型层8；其中多量子阱层7包括x个周期性交替排布的混合极性量子阱层71和量子垒层72；混合极性量子阱层71包括y个周期性交替排布的N极性面量子阱层711和Ga极性面量子阱层712。
[0021]其中，在本专利技术的一个实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管外延片，其特征在于，包括：衬底，以及在所述衬底上依次层叠的缓冲层、三维成核层、二维恢复层、未掺杂的GaN层、N型GaN层、多量子阱层和P型层；所述多量子阱层包括x个周期性交替排布的混合极性量子阱层和量子垒层；所述混合极性量子阱层包括y个周期性交替排布的N极性面量子阱层和Ga极性面量子阱层。2.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述量子垒层和所述混合极性量子阱层交替排布的周期x取值范围为：8≤x≤12；所述N极性面量子阱层和所述Ga极性面量子阱层交替排布的周期y取值范围为：1≤y≤10。3.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述N极性面量子阱层为In
a
Al
b
GaN层，其中0≤a≤1，0≤b≤1 ，且a，b不同时为0；所述Ga极性面量子阱层为In
α
Al
β
GaN层，其中0≤α≤1，0≤β≤1，且α，β不同时为0。4.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述N极性面量子阱层的厚度与所述Ga极性面量子阱层的厚度相同。5.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述N极性面量子阱层的厚度为0.1
‑
5nm，所述Ga极性面量子阱层的厚度为0.1
‑
5nm。6.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述P型层包括在所述多量子阱层上依次层叠的P型电子阻挡层、P型非掺杂GaN层、P型Mg掺杂GaN层和P型接触层。7.一种发光二极管外延片制备方法，其特征在于，所述方法包括：提供一衬底；在所述衬底上沉积缓冲层；在所述缓冲层上沉积三维成核层；在所述三维...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯合林，谢志文，张铭信，陈铭胜，
申请(专利权)人：江西兆驰半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：