本发明专利技术公开了一种GaN基发光二极管外延片及其制备方法、GaN基发光二极管，涉及半导体光电器件领域。GaN基发光二极管外延片包括衬底和依次设于所述衬底上的形核层、本征GaN层、N型半导体层、多量子阱层、电子阻挡层和P型半导体层；所述P型半导体层为C/O共掺杂的P型GaN薄膜层。实施本发明专利技术，可提升发光二极管的亮度，提高抗静电能力，降低表面粗糙度。降低表面粗糙度。降低表面粗糙度。
【技术实现步骤摘要】
GaN基发光二极管外延片及其制备方法、GaN基发光二极管
[0001]本专利技术涉及半导体光电器件领域，尤其涉及一种GaN基发光二极管外延片及其制备方法、GaN基发光二极管。
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，吸引越来越多的人关注。外延片是发光二极管的主要构成部分，传统的发光二极管外延片包括：衬底以及在衬底上依次生长的形核层、本征GaN层、N型半导体层、多量子阱层、电子阻挡层和P型半导体层，其中P型半导体层作为最后生长的盖层和空穴提供层，对外延片表面平整度，发光二极管的发光效率和抗静电能力都有着很大影响。
[0003]P型掺杂Mg容易形成Mg
‑
H络合物，并且Mg的活化率低，所以导致空穴浓度不够。为了实现高空穴浓度，需要高浓度的Mg掺杂。然而Mg在GaN中的溶解度较低，高浓度的Mg掺杂会导致晶体质量下降，表面平整度也会下降，影响器件抗静电能力和发光效率。
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GaN基发光二极管外延片及其制备方法，其可提升发光二极管的发光效率、抗静电能力和表面平整度。
[0005]本专利技术还要解决的技术问题在于，提供一种GaN基发光二极管，其发光效率高。
[0006]为了解决上述问题，本专利技术公开了一种GaN基发光二极管外延片，包括衬底和依次设于所述衬底上的形核层、本征GaN层、N型半导体层、多量子阱层、电子阻挡层和P型半导体层；所述P型半导体层为C/O共掺杂的P型GaN薄膜层。0
[0007]作为上述技术方案的改进，所述C/O共掺杂的P型GaN薄膜层中C的掺杂浓度为5
×
10
17
cm
‑3‑5×
10
18
cm
‑3，O的掺杂浓度为1
×
10
17
cm
‑3‑1×
10
18
cm
‑3。
[0008]作为上述技术方案的改进，所述C/O共掺杂的P型GaN薄膜层的P型掺杂元素为Mg，Mg的掺杂浓度为5
×
10
17
cm
‑3‑1×
10
20
cm
‑3，所述C/O共掺杂的P型GaN薄膜层的厚度为5nm
‑
50nm。
[0009]作为上述技术方案的改进，所述P型半导体层还包括InN量子点层，所述InN量子点层设于所述电子阻挡层和所述C/O共掺杂的P型GaN薄膜层之间。
[0010]作为上述技术方案的改进，所述InN量子点层中In组分的占比为0.1
‑
0.5，所述InN量子点层的厚度为1nm
‑
5nm。
[0011]相应的，本专利技术还公开了一种GaN基发光二极管外延片的制备方法，用于制备上述的GaN基发光二极管外延片，其包括：
[0012]提供衬底，在所述衬底上依次生长形核层、本征GaN层、N型半导体层、多量子阱层、电子阻挡层和P型半导体层；所述P型半导体层为C/O共掺杂的P型GaN薄膜层。
[0013]作为上述技术方案的改进，所述C/O共掺杂的P型GaN薄膜层的生长方法为：通过MOCVD法生长P型GaN薄膜层，生长温度为900℃
‑
1000℃，生长压力为100torr
‑
300torr，生长
时采用的载气为H2；
[0014]将所述P型GaN薄膜层在N2和CO2的气氛中进行退火，其中N2的流量为5mL/min
‑
30mL/min，CO2的流量为10mL/min
‑
50mL/min，退火温度为500℃
‑
800℃，退火压力为100torr
‑
500torr，退火时间为3min
‑
10min。
[0015]作为上述技术方案的改进，所述P型半导体层还包括InN量子点层，所述InN量子点层设于所述电子阻挡层和所述C/O共掺杂的P型GaN薄膜层之间。
[0016]作为上述技术方案的改进，所述InN量子点层的生长温度为700℃
‑
800℃，生长压力为200torr
‑
500torr，生长时采用的载气为N2。
[0017]相应的，本专利技术还公开了一种GaN基发光二极管，其包括上述的GaN基发光二极管外延片。
[0018]实施本专利技术，具有如下有益效果：
[0019]1.本专利技术的GaN基发光二极管外延片中，P型半导体层为C/O共掺杂的P型GaN薄膜层，O的电负性较强，有利于减少P型半导体材料中Ga空位的产生。C可以作为双性掺杂剂的存在，也可以减少Ga空位扩散，从而使得P型半导体层的晶格质量更好，有利于提升高空穴浓度，提升表面平整度；在C、O共掺过程中，相当于一个退火过程，可以使得Mg原子的重新分布，减少缺陷，有效增加的空穴浓度和促进载流子的扩展，进而提高抗静电能力和发光效率。
[0020]2.本专利技术的GaN基发光二极管外延片中，P型半导体层还包括InN量子点层，InN量子点层与C/O共掺杂的P型GaN薄膜层接触紧密，In原子很容易渗入C/O共掺杂的P型GaN薄膜层，降低Mg的激活能，从而增加空穴浓度；通过扩散的方式使得In原子进入C/O共掺杂的P型GaN薄膜层中，比直接掺杂能得到更好的晶格质量，并且In组分布均匀，使得载流子分布更加均匀，增加载流子的扩展。InN量子点层还可以作为表面活化剂，改变材料的表面能，提高C/O共掺杂的P型GaN薄膜层生长时Mg原子的迁移率，使得Mg原子均匀分布，从而增加载流子的扩展。
[0021]3.本专利技术的GaN基发光二极管外延片中，C/O共掺杂的P型GaN薄膜层使用纯H2生长，可以大幅度提升晶格质量和表面平整度，由于P型掺杂Mg原子容易形成Mg
‑
H络合物，所以导致产生的空穴浓度低，Mg
‑
H络合物可以与CO2反应使Mg
‑
H键断裂，H原子与O原子生成H2O排出，既提升了晶格质量，又避免了形成Mg
‑
H络合物影响空穴浓度。
附图说明
[0022]图1是本专利技术一实施例中GaN基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P型半导体层的结构示意图；
[0024]图3是本专利技术一实施例中P型半导体层的结构示意图；
[0025]图4是本专利技术一实施例中GaN基发光二极管外延片的制备方法流程图。
具体实施方式
[0026]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。
[0027]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和依次设于衬底
1上的形核层2、本征GaN层3、N型半导体层4、多量子阱层5、电子阻挡层6和P型半导体层7。
[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，包括衬底和依次设于所述衬底上的形核层、本征GaN层、N型半导体层、多量子阱层、电子阻挡层和P型半导体层；其特征在于，所述P型半导体层为C/O共掺杂的P型GaN薄膜层。2.如权利要求1所述的GaN基发光二极管外延片，其特征在于，所述C/O共掺杂的P型GaN薄膜层中C的掺杂浓度为5
×
10
17
cm
‑3‑5×
10
18
cm
‑3，O的掺杂浓度为1
×
10
17
cm
‑3‑1×
10
18
cm
‑3。3.如权利要求1所述的GaN基发光二极管外延片，其特征在于，所述C/O共掺杂的P型GaN薄膜层的P型掺杂元素为Mg，Mg的掺杂浓度为5
×
10
17
cm
‑3‑1×
10
20
cm
‑3，所述C/O共掺杂的P型GaN薄膜层的厚度为5nm
‑
50nm。4.如权利要求1～3任一项所述的GaN基发光二极管外延片，其特征在于，所述P型半导体层还包括InN量子点层，所述InN量子点层设于所述电子阻挡层和所述C/O共掺杂的P型GaN薄膜层之间。5.如权利要求4所述的GaN基发光二极管外延片，其特征在于，所述InN量子点层中In组分的占比为0.1
‑
0.5，所述InN量子点层的厚度为1nm
‑
5nm。6.一种GaN基发光二极管外延片的制备方法，用于制备如权利要求1
【专利技术属性】
技术研发人员：张彩霞，印从飞，程金连，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：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。