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，所述发光二极管外延片包括衬底及依次层叠于所述衬底上的缓冲层、本征GaN层、N型GaN层、应力释放层、前垒缓冲层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层；所述前垒缓冲层包括依次层叠于所述应力释放层上的Si

【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]本专利技术涉及光电
，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]目前，GaN基发光二极管已经大量应用于固态照明领域以及显示领域，吸引着越来越多的人关注。为了获得高质量的GaN外延片，除了衬底使用图形化的蓝宝石衬底，还会在底层与多层量子阱层之间生长应力释放层，一方面可以缓解底层与量子阱之间的应力，另一方面可以减少缺陷延伸，削弱其对量子阱的破坏作用。这种应力释放层相当于是在底层与量子阱之间做了一个插入层，其结构主要是的GaN层与In
x
Ga1‑
x
N循环周期性生长所得，其中Si、In掺浓度与其余层有源区的量子阱、量子垒不尽相同，并且在生长过程中，应力释放层的温度是恒定的，通常介于800℃
‑
900℃之间。
[0003]对于绿光，由于量子阱层中的In含量大幅度上升，量子阱的晶体质量变差，量子阱与量子垒的失配变大，导致其抗ESD的能力下降以及光效的降低。通常的绿光多量子阱与量子垒中，多采用拉高量子垒的温度或者在H2氛围中生长提升整个量子垒的晶体质量，设置低温GaN的盖层，增大阱垒界限，达到共同提高绿光外延片的晶体品质，试图以此综合提升其抗ESD的能力和光效。但是由于绿光中In的偏析严重以及在大电流密度下，其光效会迅速地降低，这也称为斯塔克效应(QCSE)。其次，在小尺寸应用下，做成芯粒的发光二极管的侧面缺陷占比提高，会造成电流的扩展很差，非辐射复核中心变多，光效和ESD能力都会迅速下降。

技术实现思路

[0004]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，其能够提高光效的同时增强外延片的抗ESD的能力。
[0005]本专利技术所要解决的技术问题还在于，提供一种发光二极管外延片的制备方法，其工艺简单，能够稳定制得上述性能良好的发光二极管外延片。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种发光二极管外延片，包括衬底及依次层叠于所述衬底上的缓冲层、本征GaN层、N型GaN层、应力释放层、前垒缓冲层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层；
[0007]所述前垒缓冲层包括依次层叠于所述应力释放层上的Si
x
N1‑
x
层、Si
y
In
z
Ga1‑
x
‑
y
N层和In
b
Ga1‑
b
N层，其中，x的取值范围为0.1
‑
0.3，y的取值范围为0
‑
0.8，z的取值范围为0
‑
0.8，b的取值范围为0.2
‑
0.6。
[0008]在一种实施方式中，所述Si
y
In
z
Ga1‑
x
‑
y
N层包括第一子层、第二子层、第三子层和第四子层；
[0009]所述第二子层的Si浓度高于所述第一子层，所述第三子层的Si浓度高于所述第四子层；
[0010]所述第二子层的In浓度低于所述第一子层，所述第三子层的In浓度低于所述第四子层。
[0011]在一种实施方式中，所述第一子层的y取值范围为0
‑
0.1，z取值范围为0.3
‑
0.6；
[0012]所述第二子层的y取值范围为0.5
‑
0.8，z取值范围为0
‑
0.1；
[0013]所述第三子层的y取值范围为0.4
‑
0.7，z取值范围为0.1
‑
0.2；
[0014]所述第四子层的y取值范围为0
‑
0.2，z取值范围为0.5
‑
0.8。
[0015]在一种实施方式中，所述Si
x
N1‑
x
层包括第一Si
x
N1‑
x
层和第二Si
x
N1‑
x
层，所述第一Si
x
N1‑
x
层的生长温度高于所述第二Si
x
N1‑
x
层的生长温度。
[0016]在一种实施方式中，所述Si
x
N1‑
x
层的厚度为3nm
‑
15nm；
[0017]所述Si
y
In
z
Ga1‑
x
‑
y
N层的厚度为20nm
‑
60nm；
[0018]所述In
b
Ga1‑
b
N层的厚度为5nm
‑
20nm。
[0019]在一种实施方式中，所述第一Si
x
N1‑
x
层的厚度为2nm
‑
10nm；所述第二Si
x
N1‑
x
层的厚度为1nm
‑
5nm。
[0020]为解决上述问题，本专利技术还提供了一种发光二极管外延片的制备方法，包括以下步骤：
[0021]准备衬底；
[0022]在所述衬底上依次沉积缓冲层、本征GaN层、N型GaN层、应力释放层、前垒缓冲层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层；
[0023]所述前垒缓冲层包括依次层叠于所述应力释放层上的Si
x
N1‑
x
层、Si
y
In
z
Ga1‑
x
‑
y
N层和In
b
Ga1‑
b
N层，其中，x的取值范围为0.1
‑
0.3，y的取值范围为0
‑
0.8，z的取值范围为0
‑
0.8，b的取值范围为0.2
‑
0.6。
[0024]在一种实施方式中，在所述应力释放层上沉积所述Si
x
N1‑
x
层包括以下步骤：
[0025]将反应室温度控制在920℃
‑
980℃，通入N源和Si源完成第一Si
x
N1‑
x
层的沉积；
[0026]再将反应室温度控制在820℃
‑
880℃，通入N源和Si源完成第二Si
x
N1‑
x
层的沉积。
[0027]在一种实施方式中，在所述Si
x
N1‑
x
层上沉积所述Si
y
In
z
Ga1‑
x
‑
y
N层包括以下步骤：
[0028]先将反应室温度控制在800℃
‑
860℃，通入N2作本文档来自技高网...

【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，包括衬底及依次层叠于所述衬底上的缓冲层、本征GaN层、N型GaN层、应力释放层、前垒缓冲层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层；所述前垒缓冲层包括依次层叠于所述应力释放层上的Si
x
N1‑
x
层、Si
y
In
z
Ga1‑
x
‑
y
N层和In
b
Ga1‑
b
N层，其中，x的取值范围为0.1
‑
0.3，y的取值范围为0
‑
0.8，z的取值范围为0
‑
0.8，b的取值范围为0.2
‑
0.6。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Si
y
In
z
Ga1‑
x
‑
y
N层包括第一子层、第二子层、第三子层和第四子层；所述第二子层的Si浓度高于所述第一子层，所述第三子层的Si浓度高于所述第四子层；所述第二子层的In浓度低于所述第一子层，所述第三子层的In浓度低于所述第四子层。3.如权利要求2所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一子层的y取值范围为0
‑
0.1，z取值范围为0.3
‑
0.6；所述第二子层的y取值范围为0.5
‑
0.8，z取值范围为0
‑
0.1；所述第三子层的y取值范围为0.4
‑
0.7，z取值范围为0.1
‑
0.2；所述第四子层的y取值范围为0
‑
0.2，z取值范围为0.5
‑
0.8。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Si
x
N1‑
x
层包括第一Si
x
N1‑
x
层和第二Si
x
N1‑
x
层，所述第一Si
x
N1‑
x
层的生长温度高于所述第二Si
x
N1‑
x
层的生长温度。5.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述Si
x
N1‑
x
层的厚度为3nm
‑
15nm；所述Si
y
In
z
Ga1‑
x
‑
y
N层的厚度为20nm
‑
60nm；所述In
b
Ga1‑
b

【专利技术属性】
技术研发人员：印从飞，张彩霞，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：