一种GaN基LED外延片、外延生长方法及LED芯片技术

本发明专利技术提供一种GaN基LED外延片、外延生长方法及LED芯片，GaN基LED外延片包括依次层叠的第一低温P型GaN子层、第二低温P型GaN子层以及第三低温P型GaN子层，第一低温P型GaN子层和第二低温P型GaN子层皆为重掺Mg的AlInGaN层，第三低温P型GaN子层为GaN层，其中，第一低温P型GaN子层中Al组分的浓度大于第二低温P型GaN子层中Al组分的浓度，第三低温P型GaN子层通过气氛由NH3/N2/H2渐变为NH3/N2，同时，温度逐渐升高的方式进行生长。通过本发明专利技术可以有效解决现有GaN基LED外延结构中，低温P型GaN层较难沿V型坑生长至底部，导致LED发光效率下降的问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种GaN基LED外延片、外延生长方法及LED芯片


[0001]本专利技术涉及LED
，特别涉及一种GaN基LED外延片、外延生长方法及LED芯片。

技术介绍

[0002]发光二极管(LightEmittingDiode，简称：LED)是一种能发光的半导体电子元件，由于其体积小、亮度高、能耗低等特点，吸引了越来越多研究者的注意，其中，GaN基的LED具有高密度、能耗低、寿命长、响应时间短、无辐射等优点，广泛的应用于照明及显示等领域。
[0003]其中，GaN基的LED中会存在量子效率衰退的现象，即在更大电流密度时，LED发光效率反而下降，造成这一现象的主要原因之一是空穴的注入不足所导致的，所以如何提高空穴的注入效率这一问题值得大家关注。
[0004]传统的GaN基LED外延结构都存在V型坑，因为V形坑在提升GaN基LED器件光电性能方面上的一些正向作用，主要表现在屏蔽位错和改善空穴传输两方面，具体的，当LED在大电流密度下工作时，空穴注入主要是从V型坑侧壁注入，目前，GaN基LED外延结构中的低温P型层沿着V型坑侧壁生长，但是由于低温P型层生长温度较低，原子迁移率较差，低温P型层不能沿V型坑侧壁生长至V型坑底部，所以降低了空穴的注入效率，导致LED发光效率下降。

技术实现思路

[0005]基于此，本专利技术的目的是提供一种GaN基LED外延片、外延生长方法及LED芯片，旨在解决现有GaN基LED外延结构中，低温P型GaN层较难沿V型坑生长至底部，导致LED发光效率下降的问题。r/>[0006]根据本专利技术实施例当中的一种GaN基LED外延片，包括低温P型GaN层，所述低温P型GaN层包括依次层叠的第一低温P型GaN子层、第二低温P型GaN子层以及第三低温P型GaN子层，所述第一低温P型GaN子层和所述第二低温P型GaN子层皆为重掺Mg的AlInGaN层，所述第三低温P型GaN子层为未掺Mg的GaN层；其中，所述第一低温P型GaN子层中Al组分的浓度大于所述第二低温P型GaN子层中Al组分的浓度，所述第三低温P型GaN子层通过气氛由NH3/N2/H2渐变为NH3/N2，同时，温度逐渐升高的方式进行生长。
[0007]优选地，所述GaN基LED外延片还包括衬底、缓冲层，非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层以及P型接触层；所述缓冲层，所述非掺杂GaN层、所述N型GaN层、所述多量子阱层、所述低温P型GaN层、所述电子阻挡层、所述P型GaN层以及所述P型接触层依次层叠在所述衬底上。
[0008]优选地，所述第一低温P型GaN子层中的Al组分浓度为0.01~0.1，所述第二低温P型GaN子层中的Al组分浓度为0.001~0.01，所述第一低温P型GaN子层和所述第二低温P型GaN子层中的In组分浓度皆为0.01~0.1。
[0009]优选地，所述第一低温P型GaN子层中Al组分浓度为所述第二低温P型GaN子层中Al组分浓度的1倍~10倍。
[0010]优选地，所述低温P型GaN层的厚度为10nm~50nm，其中，所述第二低温P型GaN子层厚度是第一低温P型GaN子层厚度的1倍~5倍，所述第二低温P型GaN子层厚度是所述第三低温P型GaN子层厚度的1倍~5倍。
[0011]根据本专利技术实施例当中的一种LED外延片的外延生长方法，用于制备上述的GaN基LED外延片，所述外延生长方法包括：提供一生长所需的衬底；在衬底上依次外延生长缓冲层，非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、低温P型GaN层、电子阻挡层、P型GaN层；所述低温P型GaN层包括依次层叠的第一低温P型GaN子层、第二低温P型GaN子层以及第三低温P型GaN子层，在生长所述低温P型GaN层时，控制所述第一低温P型GaN子层、所述第二低温P型GaN子层以及所述第三低温P型GaN子层依次层叠在所述多量子阱层上，所述第一低温P型GaN子层和所述第二低温P型GaN子层皆为重掺Mg的AlInGaN层，所述第三低温P型GaN子层为未掺Mg的GaN层；其中，所述第一低温P型GaN子层中Al组分的浓度大于所述第二低温P型GaN子层中Al组分的浓度，且在生长所述第三低温P型GaN子层时，控制气氛由NH3/N2/H2渐变为NH3/N2，同时，温度逐渐升高。
[0012]优选地，所述NH3/N2/H2的比例为1：1：2~1：3：5，所述NH3/N2的比例为1:2~2:1。
[0013]优选地，所述在生长所述低温P型GaN层时，控制所述第一低温P型GaN子层、所述第二低温P型GaN子层以及所述第三低温P型GaN子层依次层叠在所述多量子阱层上的步骤中，控制所述第一低温P型GaN子层中Al组分浓度为所述第二低温P型GaN子层中Al组分浓度的1倍~10倍。
[0014]优选地，所述低温P型GaN层的生长的恒定温度为700℃~800℃，生长压力100torr~500torr，所述温度逐渐升高的步骤中，控制所述恒定温度逐渐升高100℃。
[0015]根据本专利技术实施例当中的一种LED芯片，包括上述的GaN基LED外延片。
[0016]与现有技术相比：通过设置低温P型GaN层，低温P型GaN层包括依次层叠的第一低温P型GaN子层、第二低温P型GaN子层以及第三低温P型GaN子层，第一低温P型GaN子层和第二低温P型GaN子层皆为重掺Mg的AlInGaN层，第三低温P型GaN子层为未掺Mg的GaN层，其中，第一低温P型GaN子层中Al组分的浓度大于第二低温P型GaN子层中Al组分的浓度，即低温P型GaN层中存在Al组分浓度由高到低的变化，那么，其能带也随Al组分变化，既可以阻挡电子溢流，也有利于空穴通过低温P型GaN层注入到发光区域，具体的，第三低温P型GaN子层通过气氛由NH3/N2/H2渐变为NH3/N2，同时，温度逐渐升高的方式进行生长，气氛的渐变，既提高了低温P型GaN层的晶体质量，也提升了低温P型GaN层沿V型坑侧壁生长的能力，而温度的升高，既能退火打断Mg
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H键，提高低温P型GaN层活化Mg浓度，也能提高Ga原子迁移率，促进低温P型GaN层沿V型坑底部生长，提升LED光电效率。
附图说明
[0017]图1为本专利技术实施例一当中的GaN基LED外延片的结构示意图；
图2为本专利技术实施例一当中的GaN基LED外延片中低温P型GaN层的结构示意图；图3为本专利技术实施例二当中的GaN基LED外延片的外延生长方法的流程图。
[0018]如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
[0019]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。
[0020]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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种GaN基LED外延片，其特征在于，包括低温P型GaN层，所述低温P型GaN层包括依次层叠的第一低温P型GaN子层、第二低温P型GaN子层以及第三低温P型GaN子层，所述第一低温P型GaN子层和所述第二低温P型GaN子层皆为重掺Mg的AlInGaN层，所述第三低温P型GaN子层为未掺Mg的GaN层；其中，所述第一低温P型GaN子层中Al组分的浓度大于所述第二低温P型GaN子层中Al组分的浓度，所述第三低温P型GaN子层通过气氛由NH3/N2/H2渐变为NH3/N2，同时，温度逐渐升高的方式进行生长。2.根据权利要求1所述的GaN基LED外延片，其特征在于，所述GaN基LED外延片还包括衬底、缓冲层，非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层以及P型接触层；所述缓冲层，所述非掺杂GaN层、所述N型GaN层、所述多量子阱层、所述低温P型GaN层、所述电子阻挡层、所述P型GaN层以及所述P型接触层依次层叠在所述衬底上。3.根据权利要求1所述的GaN基LED外延片，其特征在于，所述第一低温P型GaN子层中的Al组分浓度为0.01~0.1，所述第二低温P型GaN子层中的Al组分浓度为0.001~0.01，所述第一低温P型GaN子层和所述第二低温P型GaN子层中的In组分浓度皆为0.01~0.1。4.根据权利要求1所述的GaN基LED外延片，其特征在于，所述第一低温P型GaN子层中Al组分浓度为所述第二低温P型GaN子层中Al组分浓度的1倍~10倍。5.根据权利要求1所述的GaN基LED外延片，其特征在于，所述低温P型GaN层的厚度为10nm~50nm，其中，所述第二低温P型GaN子层厚度是第一低温P型GaN子层厚度的1倍~5倍，所述第二低温P型GaN子层厚度是所述第三低温P型GaN子层厚度的1倍~5倍。6.一种LED外延片的外延生长方法，其特征在于，用于制备权利要求1
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【专利技术属性】
技术研发人员：程龙，郑文杰，曾家明，高虹，胡加辉，
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：