一种发光二极管外延片及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种发光二极管外延片及其制备方法，涉及发光二极管技术领域，该发光二极管外延片包括衬底；在衬底上依次设有缓冲层、非掺杂GaN层、缺陷阻挡层、N型GaN层、发光层、电子阻挡层、P型GaN层及接触层；其中，缺陷阻挡层依次包括第一缺陷阻挡层、第二缺陷阻挡层及第三缺陷阻挡层，第一缺陷阻挡层为Al

【技术实现步骤摘要】
一种发光二极管外延片及其制备方法


[0001]本专利技术涉及发光二极管
，具体涉及一种发光二极管外延片及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着半导体技术的发展，发光二极管在过去的100年取得了重大进展。发光二极管，简称LED，是一种将电能转化成光能的光电器件，其具有节能环保、寿命长等优点，被广泛应用于各个领域，例如指示灯、LED广告牌、显示器及通用照明等。因此，发光二极管在未来发展前景广阔。
[0003]目前比较常见的发光二极管外延片结构主要是蓝宝石衬底的异质外延，即衬底材料与外延层薄膜的材料不一致，然而发光二极管外延片的衬底蓝宝石(Al2O3)晶格常数为0.4785，外延层(GaN)的晶格常数为0.3189，晶格常数差异较大，在蓝宝石衬底上生长的GaN外延层由于晶格失配较大，会造成GaN外延层晶体质量下降，外延层的位错密度提高，并且位错会沿着外延层生长方向延伸，导致发光二极管发光层晶体质量下降，非辐射复合增加，发光效率及光电性能下降。
[0004]因此，现有的发光二极管外延片普遍存在衬底与外延层晶格失配较大，造成外延层位错密度提高，影响发光二极管外延片发光效率及光电性能的技术问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种发光二极管外延片及其制备方法，旨在解决现有技术中衬底与外延层晶格失配较大，造成外延层位错密度提高，影响发光二极管外延片发光效率及光电性能的技术问题。
[0006]本专利技术的一方面在于提供一种发光二极管外延片，所述发光二极管外延片包括：
[0007]衬底；
[0008]在所述衬底上依次设有缓冲层、非掺杂GaN层、缺陷阻挡层、N型GaN层、发光层、电子阻挡层、P型GaN层及接触层；
[0009]其中，所述缺陷阻挡层依次包括第一缺陷阻挡层、第二缺陷阻挡层及第三缺陷阻挡层，所述第一缺陷阻挡层为Al
a
Ga1‑
a
N薄膜层，所述第二缺陷阻挡层为BN薄膜层，所述第三缺陷阻挡层为Al
a
Ga1‑
a
N薄膜层。
[0010]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：通过本专利技术提供的一种发光二极管外延片，通过插入三层式缺陷阻挡层，降低了发光二极管外延片的位错密度，具体为，缺陷阻挡层包括第一缺陷阻挡层、第二缺陷阻挡层及第三缺陷阻挡层，第一缺陷阻挡层与第二缺陷阻挡层为阻挡晶格失配所形成的位错及缺陷朝向外延层生长方向延伸及扩展，有效抑制位错及缺陷延伸至发光层，提高发光层的辐射复合，提升发光二极管外延片的发光效率；第三缺陷阻挡层为减少第二缺陷阻挡层与N型GaN层之间的晶格失配，提高N型GaN层的晶体质量，从而提高发光二极管外延片的晶体质量，减少位错及缺陷密度，提高发光二极管外延片
的发光效率及光电性能，从而解决了普遍存在衬底与外延层晶格失配较大，造成外延层位错密度提高，影响发光二极管外延片发光效率及光电性能的技术问题。
[0011]根据上述技术方案的一方面，所述第一缺陷阻挡层与所述第二缺陷阻挡层的Al组分浓度相同，Al组分占比为0.005
‑
0.1。
[0012]根据上述技术方案的一方面，所述缺陷阻挡层的厚度为10
‑
50nm，第一缺陷阻挡层、第二缺陷阻挡层及第三缺陷阻挡层的厚度比为1：1：1
‑
1：10：1。
[0013]根据上述技术方案的一方面，所述缓冲层为AlN薄膜层，其厚度为10
‑
20nm。
[0014]根据上述技术方案的一方面，所述发光层为多量子阱结构，包括若干个周期的InGaN量子阱层及Al
b
Ga1‑
b
N量子垒层。
[0015]根据上述技术方案的一方面，所述InGaN量子阱层的厚度为2
‑
3.5nm，所述Al
b
Ga1‑
b
N量子垒层的厚度为9
‑
12nm，其中，Al组分占比b为0.05
‑
0.2。
[0016]根据上述技术方案的一方面，所述电子阻挡层为Al
c
In
d
Ga1‑
c
‑
d
N薄膜层，其厚度为10
‑
40nm，其中，Al组分占比c为0.005
‑
0.1，In组分占比d为0.05
‑
0.2。
[0017]根据上述技术方案的一方面，所述接触层为MgGaN薄膜层，其厚度为5
‑
20nm，所述接触层的掺杂剂为镁，掺杂浓度为1E21cm
‑3‑
5E21 cm
‑3之间。
[0018]本专利技术的另一方面在于提供一种发光二极管外延片的制备方法，所述制备方法包括：
[0019]提供一衬底；
[0020]在所述衬底上依次生长缓冲层及非掺杂GaN层；
[0021]在所述非掺杂GaN层外延生长缺陷阻挡层，其中，所述缺陷阻挡层依次包括第一缺陷阻挡层、第二缺陷阻挡层及第三缺陷阻挡层，所述第一缺陷阻挡层为Al
a
Ga1‑
a
N薄膜层，所述第二缺陷阻挡层为BN薄膜层，所述第三缺陷阻挡层为Al
a
Ga1‑
a
N薄膜层；
[0022]在所述缺陷阻挡层上依次外延生长N型GaN层、发光层、电子阻挡层、P型GaN层及接触层。
[0023]进一步说明，所述缺陷阻挡层的生长步骤包括：
[0024]将温度加热至950
‑
1150℃之间，压力调节至100
‑
400Torr之间，依次外延生长第一缺陷阻挡层、第二缺陷阻挡层及第三缺陷阻挡层；
[0025]其中，所述第一缺陷阻挡层为Al
a
Ga1‑
a
N薄膜层，所述第二缺陷阻挡层为BN薄膜层，所述第三缺陷阻挡层为Al
a
Ga1‑
a
N薄膜层。
附图说明
[0026]本专利技术的上述与/或附加的方面与优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显与容易理解，其中：
[0027]图1为本专利技术第一实施例中发光二极管外延片的结构示意图；
[0028]图2为本专利技术第二实施例中发光二极管外延片的制备方法的流程图示意图；
[0029]附图元器件符号说明：
[0030]衬底100，缓冲层200，非掺杂GaN层300，缺陷阻挡层400，第一缺陷阻挡层401，第二缺陷阻挡层402，第三缺陷阻挡层403，N型GaN层500，发光层600，电子阻挡层700，P型GaN层800，接触层900。
具体实施方式
[0031]为使本专利技术的目的、特征与优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。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，所述发光二极管外延片包括：衬底；在所述衬底上依次设有缓冲层、非掺杂GaN层、缺陷阻挡层、N型GaN层、发光层、电子阻挡层、P型GaN层及接触层；其中，所述缺陷阻挡层依次包括第一缺陷阻挡层、第二缺陷阻挡层及第三缺陷阻挡层，所述第一缺陷阻挡层为Al
a
Ga1‑
a
N薄膜层，所述第二缺陷阻挡层为BN薄膜层，所述第三缺陷阻挡层为Al
a
Ga1‑
a
N薄膜层。2.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一缺陷阻挡层与所述第二缺陷阻挡层的Al组分浓度相同，Al组分占比a为0.005
‑
0.1。3.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述缺陷阻挡层的厚度为10
‑
50nm，第一缺陷阻挡层、第二缺陷阻挡层及第三缺陷阻挡层的厚度比为1：1：1
‑
1：10：1。4.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述缓冲层为AlN薄膜层，其厚度为10
‑
20nm。5.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述发光层为多量子阱结构，包括若干个周期的InGaN量子阱层及Al
b
Ga1‑
b
N量子垒层。6.根据权利要求5所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述InGaN量子阱层的厚度为2
‑
3.5nm，所述Al
b
Ga1‑
b
N量子垒层的厚度为9
‑
12nm，其中，Al组分占比b为0.05
‑
0.2。7.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述电子阻挡层为Al
c

【专利技术属性】
技术研发人员：程龙，曾家明，印从飞，刘春杨，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：