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设于衬底上的N型GaN层、应力释放层、多量子阱层、复合P型层、电子阻挡层和P型GaN层；所述复合P型层包括C、Mg共掺杂的AlInGaN层，其中，Mg取代Ⅲ族元素，C取代V族元素。实施本发明专利技术，可提升发光二极管外延片的发光效率。管外延片的发光效率。管外延片的发光效率。

【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]发光二极管(Light Emitting Diode)简称LED，作为一种节能环保的新型光源。目前，各种类型的LED被广泛应用于指示、显示、背光、投射等领域。半导体照明取得的这些成就主要得益于GaN基LED相关技术的进步，相对于其它的材料体系，无论是在效率上还是在可靠性上，GaN基LED都有着明显的优势。
[0003]而对于GaN材料体系来说，由于电子相比空穴具有更高的迁移率和更小的有效质量，同时电子较容易激活且具有更高的浓度，导致注入到有源区中的电子空穴浓度及其不匹配，靠近N型GaN层的量子阱几乎不发光，而电子可以轻易地注入到有源区甚至进入到P型GaN层造成电子泄漏。此外，作为发光二极管主要功能层的电子阻挡层，除了会阻挡电子注入至P型层发光之外，还会起到阻挡空穴注入至有源区的作用，进一步降低有源区中的空穴浓度，导致有源区中电子空穴浓度不匹配的问题更为严峻，严重影响LED的发光效率。因此，为了提高GaN基LED的发光效率，提高注入至有源区中的空穴浓度，改善有源区中的电子空穴匹配度是十分必要的。

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及其制备方法，其可提升发光二极管的发光效率。
[0005]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。
[0006]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，其包括衬底和依次设于所述衬底上的N型GaN层、应力释放层、多量子阱层、复合P型层、电子阻挡层和P型GaN层；所述复合P型层包括C、Mg共掺杂的AlInGaN层，其中，Mg取代Ⅲ族元素，C取代V族元素。
[0007]作为上述技术方案的改进，所述C、Mg共掺杂的AlInGaN层中Mg的掺杂浓度为2
×
10
18
cm
‑3‑5×
10
21
cm
‑3，C的掺杂浓度为1
×
10
18
cm
‑3‑2×
10
21
cm
‑3；
[0008]所述C、Mg共掺杂的AlInGaN层中Al组分占比为0
‑
0.2，In组分占比为0.01
‑
0.2，其厚度为20nm
‑
2000nm。
[0009]作为上述技术方案的改进，所述复合P型层为C、Mg共掺杂的AlInGaN层，或
[0010]所述复合P型层为多个C、Mg共掺杂的AlInGaN层组成的叠层结构。
[0011]作为上述技术方案的改进，还包括阱后保护层，其设于所述多量子阱层与所述复合P型层之间；
[0012]所述阱后保护层为AlGaN层，或
[0013]所述阱后保护层为多个AlGaN层组成的叠层结构。
[0014]作为上述技术方案的改进，所述AlGaN层中Al组分占比为0.4
‑
0.9，其厚度为1nm
‑
50nm。
[0015]作为上述技术方案的改进，还包括依次层叠于所述衬底与所述N型GaN层之间的缓冲层和本征GaN层。
[0016]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：
[0017]提供衬底，在所述衬底上依次生长N型GaN层、应力释放层、多量子阱层、复合P型层、电子阻挡层和P型GaN层；所述复合P型层包括C、Mg共掺杂的AlInGaN层，其中，Mg取代Ⅲ族元素，C取代V族元素。
[0018]作为上述技术方案的改进，所述C、Mg共掺杂的AlInGaN层的生长温度为600℃
‑
900℃，生长压力为10torr
‑
200torr。
[0019]作为上述技术方案的改进，所述发光二极管外延片还包括阱后保护层，所述阱后保护层包括AlGaN层；
[0020]所述AlGaN层的生长温度为950℃
‑
1100℃，生长压力为100torr
‑
500torr。
[0021]相应的，本专利技术还公开了一种发光二极管，其包括上述的发光二极管外延片。
[0022]实施本专利技术，具有如下有益效果：
[0023]1.本专利技术的发光二极管外延片中，在电子阻挡层与多量子阱层之间引入了复合P型层，其包括C、Mg共掺杂的AlInGaN层，其中，Mg取代Ⅲ族元素，C取代V族元素，即两者均取代形成P型半导体，故得到了复合P型层。该层可以减弱电子阻挡层对P型GaN层中空穴注入的阻挡作用，提高了P型GaN层注入至多量子阱发光层中的空穴浓度，提升多量子阱层中电子空穴的辐射复合效率，提升发光二极管外延片的发光效率。
[0024]2.本专利技术的发光二极管外延片中，在复合P型层与多量子阱层之间设置了阱后保护层，其为AlGaN材质，其可保护高质量的多量子阱发光层不被破坏，并最终达到提高发光二极管光效的目的。
附图说明
[0025]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；
[0026]图2是本专利技术另一实施例中发光二极管外延片的结构示意图；
[0027]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
[0028]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。
[0029]参考图1，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N型GaN层2、应力释放层3、多量子阱层4、复合P型层5、电子阻挡层6和P型GaN层7。
[0030]其中，复合P型层5包括C、Mg共掺杂的AlInGaN层，其中，Mg取代Ⅲ族元素，C取代V族元素。通过这种取代，可形成复合P型半导体。具体的，在本专利技术的一个实施例之中，复合P型层5为C、Mg共掺杂的AlInGaN层。在本专利技术的另一个实施例之中，复合P型层5为多个C、Mg共掺杂的AlInGaN层所形成的叠层结构，但不限于此。
[0031]其中，C、Mg共掺杂的AlInGaN层中Mg的掺杂浓度为1
×
10
18
cm
‑3‑8×
10
21
cm
‑3，示例性
的为2
×
10
18
cm
‑3、6
×
10
18
cm
‑3、1
×
10
19
cm
‑3、9
×
10
19
cm
‑3、2
×
10
20
cm
‑3或7
×
10
21
cm
...

【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，包括衬底和依次设于所述衬底上的N型GaN层、应力释放层、多量子阱层、复合P型层、电子阻挡层和P型GaN层；所述复合P型层包括C、Mg共掺杂的AlInGaN层，其中，Mg取代Ⅲ族元素，C取代V族元素。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C、Mg共掺杂的AlInGaN层中Mg的掺杂浓度为2
×
10
18
cm
‑3‑5×
10
21
cm
‑3，C的掺杂浓度为1
×
10
18
cm
‑3‑2×
10
21
cm
‑3；所述C、Mg共掺杂的AlInGaN层中Al组分占比为0
‑
0.2，In组分占比为0.01
‑
0.2，其厚度为20nm
‑
2000nm。3.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述复合P型层为C、Mg共掺杂的AlInGaN层，或所述复合P型层为多个C、Mg共掺杂的AlInGaN层组成的叠层结构。4.如权利要求1
‑
3任一项所述的发光二极管外延片，其特征在于，还包括阱后保护层，其设于所述多量子阱层与所述复合P型层之间；所述阱后保护层为AlGaN层，或所述阱后保护层为多个A...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒俊，程龙，高虹，郑文杰，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：