发光二极管外延片及其制备方法、LED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、LED，所述发光二极管外延片包括衬底，所述衬底上依次设有形核层、非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层、空穴提供层、欧姆接触层；所述空穴提供层包括依次层叠在所述电子阻挡层上的P型InAlGaN层、BiGaN层和P型GaN层。本发明专利技术提供的发光二极管外延片能提升发光二极管的发光强度，降低工作电压下降以及外延片表面粗糙度。外延片表面粗糙度。外延片表面粗糙度。

【技术实现步骤摘要】
发光二极管外延片及其制备方法、LED


[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、LED。

技术介绍

[0002]现阶段，传统的发光二极管外延片包括：一种衬底、以及在所述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、空穴提供层、欧姆接触层；目前GaN材料生长面临的困难之一是空穴浓度和空穴迁移率的提升。由于Mg的活化率很低，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中的溶解度却存在着限制，高浓度的Mg掺杂会导致P型GaN晶体质量下降，使Mg的活化率降低，表面平整度也会下降，工作电压升高，并且空穴的迁移率较电子的迁移率低很多。

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，其能提升发光二极管的发光强度，降低工作电压下降以及外延片表面粗糙度。
[0004]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，能够稳定制得发光效率良好的发光二极管外延片。
[0005]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，所述衬底上依次设有形核层、非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层、空穴提供层、欧姆接触层；所述空穴提供层包括依次层叠在所述电子阻挡层上的P型InAlGaN层、BiGaN层和P型GaN层。
[0006]在一种实施方式中，所述P型InAlGaN层的Al组分沿所述电子阻挡层向所述欧姆接触层方向渐变减少；所述P型InAlGaN层的In组分沿所述电子阻挡层向所述欧姆接触层方向渐变增加。
[0007]在一种实施方式中，所述P型InAlGaN层的Al组分沿所述电子阻挡层向所述欧姆接触层方向，由（0.1~0.4）渐变减少至0；所述P型InAlGaN层的In组分沿所述电子阻挡层向所述欧姆接触层方向，由0渐变增加至（0.05~0.1）。
[0008]在一种实施方式中，所述P型InAlGaN层的厚度为5nm~50nm；所述P型InAlGaN层的P型掺杂浓度为1
×
10
16
atoms/cm3~5
×
10
17
atoms/cm3。
[0009]在一种实施方式中，所述BiGaN层的Bi组分为0.05~0.1；所述BiGaN层的厚度为5nm~10nm。
[0010]在一种实施方式中，所述P型GaN层的厚度为5nm~50nm；所述P型GaN层的P型掺杂浓度为1
×
10
16
atoms/cm3~5
×
10
17
atoms/cm3。
[0011]为解决上述问题，本专利技术提供了一种发光二极管外延片的制备方法，包括以下步骤：
S1、准备衬底；S2、在所述衬底上依次沉积形核层、非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层、空穴提供层、欧姆接触层；所述空穴提供层包括依次层叠在所述电子阻挡层上的P型InAlGaN层、BiGaN层和P型GaN层。
[0012]在一种实施方式中，所述P型InAlGaN层的生长温度为900℃~1000℃；所述BiGaN层的生长温度为400℃~500℃；所述P型GaN层的生长温度为900℃~1000℃。
[0013]在一种实施方式中，所述P型InAlGaN层的生长压力为100torr~300torr；所述BiGaN层的生长压力为100torr~300torr；所述P型GaN层的生长压力为100torr~300torr。
[0014]相应地，本专利技术还提供了一种LED，所述LED包括上述的发光二极管外延片。
[0015]实施本专利技术，具有如下有益效果：本专利技术提供的发光二极管外延片，其在电子阻挡层上设有空穴提供层，所述空穴提供层包括依次层叠在所述电子阻挡层上的P型InAlGaN层、BiGaN层和P型GaN层。其中，BiGaN层中的Bi原子作为杂质引入，其能级靠近价带顶(VBM)，Bi原子的6p能级与III
‑
V族化合物的价带共振而使VBM升高，导致禁带宽度Eg变窄，使得BiGaN层可以作为空穴储蓄层储存空穴。在P型GaN层之前设置BiGaN层，能够对空穴进行储存，避免载流子拥堵，从而形成源源不断的空穴供应，使得空穴能很好的扩展。而空穴储存层中的空穴，在进入电子阻挡层前，需要经过P型InAlGaN层，所述P型InAlGaN层的P型掺杂可以提供空穴，而且所述P型InAlGaN层，从电子阻挡层向欧姆接触层方向，Al组分渐变减少，In组分渐变增加，这样可以使得禁带宽度平缓过渡变大，有利于空穴能顺利通过电子阻挡层进入多量子阱层，避免电子阻挡层对空穴的阻挡。
[0016]本专利技术通过特定的空穴提供层的结构设计，提升了空穴的扩展，为空穴进入多量子阱提供了源源不断的动力，并且增加了空穴通过电子阻挡层进入多量子阱层的几率。因此，在本专利技术中，不用通过提升Mg的掺杂浓度来增加空穴浓度，本专利技术的Mg的掺杂浓度较传统偏低，从而避免了传统结构因提升Mg的掺杂浓度而造成的工作电压高和表面平整度差的问题。
附图说明
[0017]图1为本专利技术提供的发光二极管外延片的结构示意图；图2为本专利技术提供的发光二极管外延片的制备方法的流程图；图3为本专利技术提供的发光二极管外延片的制备方法的步骤S2的流程图。
具体实施方式
[0018]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。
[0019]除非另外说明或存在矛盾之处，本文中使用的术语或短语具有以下含义：本专利技术中，“优选”仅为描述效果更好的实施方式或实施例，应当理解，并不构成对
本专利技术保护范围的限制。
[0020]本专利技术中，以开放式描述的技术特征中，包括所列举特征组成的封闭式技术方案，也包括包含所列举特征的开放式技术方案。
[0021]本专利技术中，涉及到数值区间，如无特别说明，则包括数值区间的两个端点。
[0022]为解决上述问题，本专利技术提供了一种发光二极管外延片，如图1所示，包括衬底1，所述衬底1上依次设有形核层2、非掺杂GaN层3、N型GaN层4、多量子阱层5、电子阻挡层6、空穴提供层7、欧姆接触层8；所述空穴提供层7包括依次层叠在所述电子阻挡层6上的P型InAlGaN层71、BiGaN层72和P型GaN层73。
[0023]所述空穴提供层7的具体结构如下：在一种实施方式中，所述P型InAlGaN层71的Al组分沿所述电子阻挡层向所述欧姆接触层方向渐变减少；所述P型InAlGaN层71的In组分沿所述电子阻挡层向所述欧姆接触层方向渐变增加。优选地，所述P型InAlGaN层71的Al组分沿所述电子阻挡层向所述欧姆接触层方向，由（0.1~0.4）渐变减少至0；所述P型InAlGaN层71的In组分沿所述电子阻挡层向所述欧姆接触层方向，由0渐变增加至（0.05~0.1）。空穴在进入电子本文档来自技高网...

【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，所述衬底上依次设有形核层、非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层、空穴提供层、欧姆接触层；所述空穴提供层包括依次层叠在所述电子阻挡层上的P型InAlGaN层、BiGaN层和P型GaN层。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P型InAlGaN层的Al组分沿所述电子阻挡层向所述欧姆接触层方向渐变减少；所述P型InAlGaN层的In组分沿所述电子阻挡层向所述欧姆接触层方向渐变增加。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P型InAlGaN层的Al组分沿所述电子阻挡层向所述欧姆接触层方向，由（0.1~0.4）渐变减少至0；所述P型InAlGaN层的In组分沿所述电子阻挡层向所述欧姆接触层方向，由0渐变增加至（0.05~0.1）。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P型InAlGaN层的厚度为5nm~50nm；所述P型InAlGaN层的P型掺杂浓度为1
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atoms/cm3。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BiGaN层的Bi组分为0.05~0.1；所述BiGaN层的厚度为5nm~10nm。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：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：