发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管技术

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、发光二极管，涉及半导体光电器件领域。发光二极管外延片包括衬底和依次生长于所述衬底上的AlN层、缓冲层、U

【技术实现步骤摘要】
发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管


[0001]本专利技术涉及半导体光电器件领域，尤其涉及一种发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管。

技术介绍

[0002]GaN基LED常采用蓝宝石、SiC、Si为衬底生长发光二极管外延层，GaN与通用衬底存在显著的晶格失配，在外延生长初期产生很大的应力，从而产生大量的位错和缺陷，影响了发光二极管的发光效率。现有技术中，通常通过引入AlN薄膜来减少这种晶格失配，但AlN薄膜和U
‑
GaN层仍为不同材质，一定存在晶格不匹配而产生应力，引起垒晶的晶体缺陷，降低了外延的垒晶质量，从而引起发光二极管发光效率的降低和抗静电能力的下降。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种发光二极管外延片及其制备方法，其可有效提升发光二极管的发光效率。
[0004]本专利技术还要解决的技术问题在于，提供一种发光二极管，其发光效率高。
[0005]为了解决上述问题，本专利技术公开了一种发光二极管外延片，其包括衬底和依次生长于所述衬底上的AlN层、缓冲层、U
‑
GaN层、N
‑
GaN层、应力释放层、多量子阱层、电子阻挡层和P
‑
GaN层；其中，所述缓冲层为周期性结构，每个周期均包括依次层叠的AlGaN层、多晶GaN层、HT
‑
GaN层和低掺GaN层，所述缓冲层的周期数≥2，所述低掺GaN层的掺杂浓度为1.5
×
10
17
>cm
‑3‑8×
10
18
cm
‑3。
[0006]作为上述技术方案的改进，所述缓冲层的周期数为2
‑
100，所述缓冲层的厚度为500nm
‑
5000nm。
[0007]作为上述技术方案的改进，单个AlGaN层的厚度为5nm
‑
20nm，单个多晶GaN层的厚度为10nm
‑
30nm，单个HT
‑
GaN层的厚度为0.1μm
‑
1μm，单个低掺GaN层的厚度为3nm
‑
20nm。
[0008]作为上述技术方案的改进，所述AlGaN层中Al组分含量随着周期增加逐渐降低。
[0009]作为上述技术方案的改进，随着周期数的增加，所述AlGaN层中Al组分含量由0.8逐渐降低至0.1。
[0010]作为上述技术方案的改进，所述U
‑
GaN层的掺杂浓度为5
×
10
18
cm
‑3‑5×
10
19
cm
‑3，所述N
‑
GaN层的掺杂浓度为2
×
10
19
cm
‑3‑9×
10
22
cm
‑3。
[0011]相应的，本专利技术还公开了一种发光二极管外延片的制备方法，用于制备上述的发光二极管外延片，其包括：
[0012]提供外延片；
[0013]在所述外延片上依次生长AlN层、缓冲层、U
‑
GaN层、N
‑
GaN层、应力释放层、多量子阱层、电子阻挡层和P
‑
GaN层；其中，所述缓冲层为周期性结构，每个周期均包括依次层叠的AlGaN层、多晶GaN层、HT
‑
GaN层和低掺GaN层，所述缓冲层的周期数≥2，所述低掺GaN层的掺杂浓度为1.5
×
10
17
cm
‑3‑8×
10
18
cm
‑3。
[0014]作为上述技术方案的改进，所述AlGaN层的生长温度为750℃
‑
900℃，生长压力为100torr
‑
200torr；
[0015]所述多晶GaN层的生长温度为1030℃
‑
1100℃，生长压力为450torr
‑
550torr；
[0016]所述HT
‑
GaN层的生长温度为1120℃
‑
1150℃，生长压力为150torr
‑
200torr；
[0017]所述低掺GaN层的生长温度为1120℃
‑
1150℃，生长压力为150torr
‑
200torr。
[0018]作为上述技术方案的改进，所述AlGaN层的生长温度＜所述多晶GaN层的生长温度＜所述HT
‑
GaN层的生长温度＜所述低掺GaN层的生长温度。
[0019]相应的，本专利技术还公开了一种发光二极管，包括上述的发光二极管外延片。
[0020]实施本专利技术，具有如下有益效果：
[0021]本专利技术的发光二极管外延片，在AlN层和U
‑
GaN层之间添加了多周期的AlGaN层/多晶GaN层/HT
‑
GaN层/低掺GaN层，其提供了AlN层到U
‑
GaN层的过渡期，各层间缓慢过渡，减小了由于不同材质而产生的压应力，有效地降低了底层垒晶缺陷密度，提升GaN基发光二极管的晶体质量，增加了多量子阱复合发光效率，提升了基于该外延片的发光二极管的抗静电能力，提升了其反向电压。
附图说明
[0022]图1是本专利技术一实施例中发光二极管外延片的结构示意图；
[0023]图2是本专利技术一实施例中缓冲层的结构示意图；
[0024]图3是本专利技术一实施例中发光二极管外延片的制备方法流程图。
具体实施方式
[0025]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本专利技术作进一步地详细描述。
[0026]参考图1和图2，本专利技术公开了一种发光二极管外延片，包括衬底1和依次生长于衬底1上的AlN层2、缓冲层3、U
‑
GaN层4、N
‑
GaN层5、应力释放层6、多量子阱层7、电子阻挡层8和P
‑
GaN层9。其中，缓冲层3为周期性结构，其周期数≥2，每个周期均包括依次层叠的AlGaN层31、多晶GaN层32、HT
‑
GaN层33和多个GaN层34。上述缓冲层3提供了AlN层2到U
‑
GaN层4的过渡期，各层间缓慢过渡，减小了由于不同材质而产生的压应力，有效地降低了底层垒晶缺陷密度，提升GaN基发光二极管的晶体质量，增加了多量子阱复合发光效率，提升了基于该外延片的发光二极管的抗静电能力，提升了其反向电压。
[0027]其中，AlGaN层31中含有Al组分，与AlN层2的晶格常数相近，便于缓冲应力失配。AlGaN层31中Al组分的占比为(摩尔分数)0.05
‑
0.9，示例性的为0.08、0.12、0.25、0.32、0.45、0.58、0.66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，包括衬底和依次生长于所述衬底上的AlN层、缓冲层、U
‑
GaN层、N
‑
GaN层、应力释放层、多量子阱层、电子阻挡层和P
‑
GaN层；其中，所述缓冲层为周期性结构，每个周期均包括依次层叠的AlGaN层、多晶GaN层、HT
‑
GaN层和低掺GaN层，所述缓冲层的周期数≥2，所述低掺GaN层的掺杂浓度为1.5
×
10
17
cm
‑3‑8×
10
18
cm
‑3。2.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述缓冲层的周期数为2
‑
100，所述缓冲层的厚度为500nm
‑
5000nm。3.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，单个AlGaN层的厚度为5nm
‑
20nm，单个多晶GaN层的厚度为10nm
‑
30nm，单个HT
‑
GaN层的厚度为0.1μm
‑
1μm，单个低掺GaN层的厚度为3nm
‑
20nm。4.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述AlGaN层中Al组分含量随着周期增加逐渐降低。5.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，随着周期数的增加，所述AlGaN层中Al组分含量由0.8逐渐降低至0.1。6.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述U
‑
GaN层的掺杂浓度为5
×
10
18
cm
‑3‑5×
10
19
cm
‑3，所述N
‑
GaN层的掺杂浓度为2
×
10
19
cm
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：程金连，张彩霞，印从飞，刘春杨，胡加辉，金从龙，
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：