本公开提供了一种GaN基发光二极管外延片的制备方法和外延片，属于光电子制造技术领域。该GaN基发光二极管外延片的制备方法包括：提供一衬底；在所述衬底上外延生长n型GaN层；在所述n型GaN层上外延生长多量子阱层；采用脉冲方式间隔性地向反应室通入Mg源，在所述多量子阱层上形成预处理层，所述预处理层为Mg金属层；在所述预处理层上外延生长p型GaN层。本公开实施例能改善在p型GaN层中掺杂Mg时，因Mg的记忆效应导致掺杂浓度较低的问题，提升发光二极管芯片的发光效率。极管芯片的发光效率。极管芯片的发光效率。
【技术实现步骤摘要】
GaN基发光二极管外延片的制备方法和外延片
[0001]本公开涉及光电子制造
，特别涉及一种GaN基发光二极管外延片的制备方法和外延片。
技术介绍
[0002]发光二极管(Light Emitting Diode，Micro LED)是一种可以把电能转化成光能的半导体二极管，具有体积小、寿命长、功耗低等优点，目前被广泛应用于汽车信号灯、交通信号灯、显示屏以及照明设备。外延片是制作发光二极管的基础结构，外延片的结构包括衬底及在衬底上生长出的外延层。
[0003]相关技术中，GaN基发光二极管外延片包括：衬底、AlN缓冲层、n型GaN层、多量子阱层、p型GaN层、电子阻挡层和p型接触层。其中，p型GaN层中通常会重掺Mg，以提高p型GaN层的空穴浓度，提升发光效率。
[0004]然而，在向反应室内通入Mg源，对p型GaN层进行掺杂的过程中，特别是GaN材料体系，由于Mg的记忆效应导致Mg容易附着在反应室的腔壁，进而影响p型GaN层中Mg实际的掺杂浓度，使p型GaN层的空穴浓度降低，从而影响发光二极管芯片的发光效率。
技术实现思路
[0005]本公开实施例提供了一种GaN基发光二极管外延片的制备方法和外延片，能改善在p型GaN层中掺杂Mg时，因Mg的记忆效应导致掺杂浓度较低的问题，提升发光二极管芯片的发光效率。所述技术方案如下：
[0006]一方面，本公开实施例提供了一种GaN基发光二极管外延片的制备方法，所述制备方法包括：提供一衬底；在所述衬底上外延生长n型GaN层；在所述n型GaN层上外延生长多量子阱层；采用脉冲方式间隔性地向反应室通入Mg源，在所述多量子阱层上形成预处理层，所述预处理层为Mg金属层；在所述预处理层上外延生长p型GaN层。
[0007]可选地，采用脉冲方式通入Mg源时，控制通入Mg源的时间与停止通入Mg源的时间之比为3:1至10:1。
[0008]可选地，通入Mg源的总时间为60s至1000s。
[0009]可选地，通入Mg源时，控制反应室内的温度为700℃至800℃。
[0010]可选地，通入Mg源时，控制反应室内压力为200Torr至600Torr。
[0011]可选地，通入Mg源的Mg浓度为1
×
10
19
cm
‑3至1
×
10
21
cm
‑3。
[0012]可选地，所述在所述衬底上外延生长n型GaN层之前，包括：在所述衬底上生长AlN缓冲层；在纯氢气的气氛下对所述AlN缓冲层进行热处理，热处理的温度为1100℃至1200℃。
[0013]可选地，所述在纯氢气的气氛下对所述AlN缓冲层进行热处理之后，包括：在生长温度为1000℃至1100℃，生长压力为100Torr至500Torr的条件下，生长三维GaN缓冲层。
[0014]可选地，所述在所述预处理层上外延生长p型GaN层包括：向反应室通入Mg源，在生
长温度为600℃至800℃，生长压力为200Torr至500Torr的条件下，生长第一p型GaN层；在生长温度为700℃至1000℃，生长压力为100Torr至500Torr的条件下，在所述第一p型GaN层生长电子阻挡层；向反应室通入Mg源，在生长温度为800℃至1000℃，生长压力为200Torr至600Torr的条件下，在所述电子阻挡层上生长第二p型GaN层；在生长温度为850℃至1000℃，生长压力为100Torr至300Torr的条件下，在所述第二p型GaN层上生长p型接触层。
[0015]另一方面，本公开实施例还提供了一种GaN基发光二极管外延片，所述GaN基发光二极管外延片包括依次层叠在衬底上的n型GaN层、多量子阱层、预处理层和p型GaN层；所述预处理层采用脉冲方式间隔性地向反应室通入Mg源形成，所述预处理层为Mg金属层。
[0016]本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
[0017]本公开实施例提供的GaN基发光二极管外延片的制备方法在衬底上外延生长n型GaN层和多量子阱层后，先在多量子阱层上采用脉冲方式间隔性地向反应室内通入Mg源，以在多量子阱层上形成预处理层，然后在预处理层上外延生长p型GaN层。
[0018]这样在生长p型GaN层前，先预通Mg源，预先在反应室的腔壁上附着一定量的Cp2Mg，使得在生长重掺Mg的p型GaN层时，有更多的Cp2Mg可以沉积在p型GaN层上，从而提高重掺Mg的p型GaN层中Mg浓度，即提高空穴浓度，以增加芯片的量子效率。预处理层为Mg金属层，能有效提升p型GaN层中靠近多量子阱层的区域的Mg掺杂浓度。并且，预通Mg源后生长的p型GaN层中空穴浓度的提高，使得载流子主要集中在晶体质量较差的靠近P型GaN层的量子阱中发光，从而提高发光二极管芯片的发光效率，以及提高发光二极管芯片的发光强度。
[0019]并且，Mg源采用脉冲方式，使Mg源间隔性通入反应室，由于Cp2Mg沉积过程中容易出现聚集在一起的团簇问题，通过间歇性地通入Mg源，在停止通入的时间内让Cp2Mg能有时间扩散，从而有利于Mg均匀覆盖多量子阱层的表面，形成均匀的预处理层，减少Mg源团簇形成杂质而影响外延片晶体质量，利于后续生长p型GaN层时Mg的掺杂，有效提升Mg实际的掺杂浓度，提升p型GaN层的空穴浓度，改善发光二极管芯片的发光效率。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1是本公开实施例提供的一种GaN基发光二极管外延片的结构示意图；
[0022]图2是本公开实施例提供的一种GaN基发光二极管外延片的制备方法的流程图；
[0023]图3是本公开实施例提供的另一种GaN基发光二极管外延片的制备方法的流程图。
[0024]图中各标记说明如下：
[0025]10、衬底；
[0026]21、n型GaN层；22、AlN缓冲层；23、三维GaN缓冲层；24、GaN恢复层；
[0027]30、多量子阱层；
[0028]40、预处理层；
[0029]50、p型GaN层；51、第一p型GaN层；52、电子阻挡层；53、第二p型GaN层；54、p型接触层。
具体实施方式
[0030]为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
[0031]相关技术中，GaN基发光二极管外延片通常包括依次层叠的衬底、AlN缓冲层、n型GaN层、多量子阱层、p型GaN层、电子阻挡层和p型接触层。为提高p型GaN层的空穴浓度，在生长p型GaN层时还会向反应室通入Mg源，且通入的Mg源可以是CP2Mg。
[00本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种GaN基发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：提供一衬底；在所述衬底上外延生长n型GaN层；在所述n型GaN层上外延生长多量子阱层；采用脉冲方式间隔性地向反应室通入Mg源，在所述多量子阱层上形成预处理层，所述预处理层为Mg金属层；在所述预处理层上外延生长p型GaN层。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，采用脉冲方式通入Mg源时，控制通入Mg源的时间与停止通入Mg源的时间之比为3:1至10:1。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，通入Mg源的总时间为60s至1000s。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，通入Mg源时，控制反应室内的温度为700℃至800℃。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，通入Mg源时，控制反应室内压力为200Torr至600Torr。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，通入Mg源的Mg浓度为1
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19
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cm
‑3。7.根据权利要求1至6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述在所述衬底上外延生长n型GaN层之前，包括：在所述衬底上生长AlN缓冲层；在纯氢气的气氛下对所述AlN缓冲层进行热处理，热...
【专利技术属性】
技术研发人员：洪威威，陆香花，肖云飞，李鹏，
申请(专利权)人：华灿光电浙江有限公司，
类型：发明
国别省市：
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