黄绿光LED外延片及其制备方法、黄绿光LED技术

本发明专利技术公开了一种黄绿光LED外延片及其制备方法、黄绿光LED，涉及半导体光电器件领域。其中，黄绿光LED外延片包括衬底，层叠于衬底上的缓冲层、U

【技术实现步骤摘要】
黄绿光LED外延片及其制备方法、黄绿光LED


[0001]本专利技术涉及半导体光电器件领域，尤其涉及一种黄绿光LED外延片及其制备方法、黄绿光LED。

技术介绍

[0002]黄绿光LED指发光波长为530nm~570nm的LED。目前黄绿光LED的多量子阱层多采用InGaN/GaN结构，且其In组分的含量在30%以上。另一方面，InGaN 材料与GaN存在大的晶格失配，使得InGaN/GaN量子阱中存在很大的压应变，从而形成强的极化电场。极化电场使得能带倾斜，使得电子空穴波函数交叠减少，降低了电子空穴的辐射复合效率，即量子限制斯塔克效应（QCSE）。而黄绿光LED中In组分含量高，导致QCSE更为显著，使得黄绿光LED的发光效率较常见的蓝光LED、紫外LED更低。此外，In组分增加也会造成InGaN材料的晶格质量大幅下降，造成材料中缺陷和位错密度增加，促进InGaN材料相分离，增加非辐射复合中心的数量，降低发光效率。
[0003]现有技术解决该问题的技术方案通常是在InGaN层与GaN层之间引入AlGaN，以减少晶格失配，弱化压电极化效应。然而AlGaN的带隙较宽，会造成黄绿光LED的工作电压大幅提升（20mA下达到5V以上）。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种黄绿光LED外延片及其制备方法，其可提升黄绿光LED的发光效率，不显著提升其工作电压。
[0005]本专利技术还要解决的技术问题在于，提供一种黄绿光LED，其发光效率高，工作电压低。
[0006]为了解决上述问题，本专利技术公开了一种黄绿光LED外延片，包括衬底，依次层叠于衬底上的缓冲层、U
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GaN层、N
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GaN层、多量子阱层、电子阻挡层和P
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GaN层，所述多量子阱层包括依次层叠于所述N
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GaN层上的第一多量子阱层和第二多量子阱层；所述第一多量子阱层为周期性结构，周期数为2~4，每个周期均包括依次层叠的In2SSe层、In
x
Ga1‑
x
N层和第一GaN层，其中，x为0.2~0.35；所述第二多量子阱层为周期性结构，周期数为3~10，每个周期均包括依次层叠的In
y
Ga1‑
y
N层和第二GaN层，其中，y为0.1~0.2。
[0007]作为上述技术方案的改进，所述In2SSe层的厚度为2nm~10nm，所述In
x
Ga1‑
x
N层的厚度为3nm~5nm，所述第一GaN层的厚度为12nm~20nm；所述In
y
Ga1‑
y
N层的厚度为2nm~5nm，所述第二GaN层的厚度为8nm~15nm。
[0008]作为上述技术方案的改进，所述第一AlGaInN层中Al组分占比为0.03~0.1，In组分占比为0.05~0.2，其厚度为1nm~3nm。
[0009]作为上述技术方案的改进，每个周期的第二多量子阱层均包括In
y
Ga1‑
y
N层、第二AlGaInN层和第二GaN层。
[0010]作为上述技术方案的改进，所述第二AlGaInN层中Al组分占比为0.03~0.1，In组分占比为0.02~0.1，其厚度为1nm~3nm。
[0011]相应的，本专利技术还公开了一种黄绿光LED外延片的制备方法，用于制备上述的黄绿光LED外延片，其包括：提供衬底，在所述衬底上依次形成缓冲层、U
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GaN层、N
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GaN层、多量子阱层、电子阻挡层和P
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GaN层；其中，所述多量子阱层包括第一多量子阱层和第二多量子阱层；所述第一多量子阱层为周期性结构，周期数为2~4，每个周期均包括依次层叠的In2SSe层、In
x
Ga1‑
x
N层和第一GaN层，其中，x为0.2~0.35；所述第二多量子阱层为周期性结构，周期数为3~10，每个周期均包括依次层叠的In
y
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y
N层和第二GaN层，其中，y为0.1~0.2。
[0012]作为上述技术方案的改进，所述In2SSe层通过MOCVD法生长，生长时所采用的In源为TMIn，所采用的S源为H2S，所采用的Se源为DMSe，采用的载气为Ar；其生长温度为500℃~700℃，生长压力为100torr~300torr；所述In
x
Ga1‑
x
N层通过MOCVD法生长，其生长温度为700℃~750℃，生长压力为300torr~500torr；所述第一GaN层通过MOCVD法生长，其生长温度为800℃~850℃，生长压力为100torr~500torr；所述In
y
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y
N层通过MOCVD法生长，其生长温度为750℃~800℃，生长压力为100torr~500torr；所述第二GaN层通过MOCVD法生长，其生长温度为850℃~900℃，生长压力为100torr~500torr。
[0013]作为上述技术方案的改进，所述第一多量子阱层还包括第一AlGaInN层，所述第二多量子阱层还包括第二AlGaInN层；所述第一AlGaInN层通过MOCVD法生长，其生长温度为900℃~1000℃，生长压力为100torr~500torr；所述第二AlGaInN层通过MOCVD法生长，其生长温度为900℃~1000℃，生长压力为100torr~500torr。
[0014]相应的，本专利技术还公开了一种黄绿光LED，其包括上述的黄绿光LED外延片。
[0015]实施本专利技术，具有如下有益效果：1、本专利技术的黄绿光LED外延片，其多量子阱层包括第一多量子阱层和第二多量子阱层。其中，第一多量子阱层中In组分含量较高，第二多量子阱层中In组分含量较低。通过这种复合形式的多量子阱层，有效改善了多量子阱层整体的晶体质量，减少了缺陷，保留了较多利于提高发光效率的局域态，提升了发光效率。
[0016]2、本专利技术的黄绿光LED外延片的第一多量子阱层中，在In
x
Ga1‑
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N层之前设置了In2SSe层。一者，In2SSe层呈面状生长，促进了In的均匀分布，且由于In生长过程中容易迁移，进而使得后续In
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N层生长过程中迁移到In
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Ga1‑
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N层中，大幅改善了第一多量子阱层中In组分的均匀性，降低了量子阱中的缺陷密度。二者，In2SSe的带隙较窄（1.5eV~2.5eV），不会造成黄绿光LED工作电压的大幅上涨。三者，由于In2SSe层二维面状生长，这也使得载
流子的分布更加均匀，提升了发光均匀性。
[0017]3、本专利技术的黄绿光LED外延片中，在第一多量子阱层的In
x
Ga1‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种黄绿光LED外延片，包括衬底，依次层叠于衬底上的缓冲层、U
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GaN层、N
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GaN层、多量子阱层、电子阻挡层和P
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GaN层，其特征在于，所述多量子阱层包括依次层叠于所述N
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GaN层上的第一多量子阱层和第二多量子阱层；所述第一多量子阱层为周期性结构，周期数为2~4，每个周期均包括依次层叠的In2SSe层、In
x
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N层和第一GaN层，其中，x为0.2~0.35；所述第二多量子阱层为周期性结构，周期数为3~10，每个周期均包括依次层叠的In
y
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y
N层和第二GaN层，其中，y为0.1~0.2。2.如权利要求1所述的黄绿光LED外延片，其特征在于，所述In2SSe层的厚度为2nm~10nm，所述In
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N层的厚度为3nm~5nm，所述第一GaN层的厚度为12nm~20nm；所述In
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N层的厚度为2nm~5nm，所述第二GaN层的厚度为8nm~15nm。3.如权利要求1或2所述的黄绿光LED外延片，其特征在于，每个周期的第一多量子阱层均包括In2SSe层、In
x
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N层、第一AlGaInN层和第一GaN层。4.如权利要求3所述的黄绿光LED外延片，其特征在于，所述第一AlGaInN层中Al组分占比为0.03~0.1，In组分占比为0.05~0.2，其厚度为1nm~3nm。5.如权利要求3所述的黄绿光LED外延片，其特征在于，每个周期的第二多量子阱层均包括In
y
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N层、第二AlGaInN层和第二GaN层。6.如权利要求5所述的黄绿光LED外延片，其特征在于，所述第二AlGaInN层中Al组分占比为0.03~0.1，In组分占比为0.02~0.1，其厚度为1nm~3nm。7.一种黄绿光LED外延片的制备方法，用于制备如权利要求1~6任一项所述的黄绿光LED外延片，其特征在于，包括：提供衬底，在所述衬底上依次形成缓冲层、U...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑文杰，曹斌斌，程龙，高虹，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：