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所述衬底上的形核层、本征GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层和P型GaN层；多量子阱层包括势阱层和势垒层；每个势垒层均包括依次层叠的第一三元掺杂GaN层、SiGaN层和第二三元掺杂GaN层；所述第一三元掺杂GaN层的掺杂元素为Be、Mg和O，所述第二三元掺杂GaN层的掺杂元素为Be、Mg和O；所述第一三元掺杂GaN层的掺杂浓度与第二三元掺杂GaN层的掺杂浓度相同或不同。实施本发明专利技术，可提升发光二极管的发光效率、抗静电能力，降低其工作电压。降低其工作电压。降低其工作电压。

【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]常见的GaN基发光二极管外延片包括：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、P型半导体层。其中，多量子阱一般为InGaN势垒层和GaN势垒层形成的周期性结构。由于电子迁移率很高，往往存在还来不及在势阱层发生复合就发生逃逸的状况，从而影响发光效率；传统结构存在载流子在多量子阱层扩展能力差的问题，导致影响发光二极管发光效率，并且引起工作电压高的问题，还容易导致抗静电能力差。

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，降低其工作电压。
[0004]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，抗静电能力强，工作电压低。
[0005]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，包括衬底和依次设于所述衬底上的形核层、本征GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层和P型GaN层；所述多量子阱层为周期性结构，周期数为2～15，每个周期均包括依次层叠的势阱层和势垒层；每个势垒层均包括依次层叠的第一三元掺杂GaN层、SiGaN层和第二三元掺杂GaN层；
[0006]所述第一三元掺杂GaN层的掺杂元素为Be、Mg和O，所述第二三元掺杂GaN层的掺杂元素为Be、Mg和O；所述第一三元掺杂GaN层的掺杂浓度与第二三元掺杂GaN层的掺杂浓度相同或不同。
[0007]作为上述技术方案的改进，所述第一三元掺杂GaN层中Be的掺杂浓度为1
×
10
15
cm
‑3～1
×
10
17
cm
‑3，O的掺杂浓度为1
×
10
17
cm
‑3～1
×
10
19
cm
‑3，Mg的掺杂浓度为1
×
10
14
cm
‑3～1
×
10
16
cm
‑3。
[0008]作为上述技术方案的改进，所述第二三元掺杂GaN层中Be的掺杂浓度为1
×
10
15
cm
‑3～1
×
10
17
cm
‑3，O的掺杂浓度为1
×
10
17
cm
‑3～1
×
10
19
cm
‑3，Mg的掺杂浓度为1
×
10
14
cm
‑3～1
×
10
16
cm
‑3。
[0009]作为上述技术方案的改进，所述SiGaN层中Si的掺杂浓度为1
×
10
16
cm
‑3～1
×
10
17
cm
‑3。
[0010]作为上述技术方案的改进，所述第一三元掺杂GaN层的厚度为1nm～10nm，所述SiGaN层的厚度为1nm～3nm，所述第二三元掺杂GaN层的厚度为1nm～10nm。
[0011]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，用于制备如上述的发光二极管外延片，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GaN层、多量子阱层、电子阻挡层和P型GaN层；所述多量子阱层为周期性结构，周期数为2～15，每个周期均包括依次层叠的势阱层和势垒层；每个势垒层均包括依次层叠的第一三元掺杂GaN层、SiGaN层和第二三元掺杂GaN层；
[0013]所述第一三元掺杂GaN层的掺杂元素为Be、Mg和O，所述第二三元掺杂GaN层的掺杂元素为Be、Mg和O；所述第一三元掺杂GaN层的掺杂浓度与第二三元掺杂GaN层的掺杂浓度相同或不同。
[0014]作为上述技术方案的改进，所述第一三元掺杂GaN层的生长温度＜所述第二三元掺杂GaN层的生长温度。
[0015]作为上述技术方案的改进，所述第一三元掺杂GaN层的生长温度为800℃～850℃，生长压力为100torr～500torr；
[0016]所述第二三元掺杂GaN层的生长温度为850℃～950℃，生长压力为100torr～500torr。
[0017]作为上述技术方案的改进，所述SiGaN层的生长温度为850℃～950℃，生长压力为100torr～500torr。
[0018]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。
[0019]实施本专利技术，具有如下有益效果：
[0020]本专利技术的发光二极管外延片中，多量子阱层的势垒层包括一次层叠的第一三元掺杂GaN层、SiGaN层和第二三元掺杂GaN层，第一三元掺杂GaN层、第二三元掺杂GaN层的掺杂元素均为Be、O和Mg。其中，Be元素较小，掺入可阻挡势阱层的缺陷，提升晶格质量；且Be的掺杂可以降低GaN材料的体电阻，增加载流子的扩展，提升发光效率，降低工作电压，提升抗静电能力。Mg元素作为P型掺杂，提供部分空穴，弥补了传统势垒层空穴不足的缺陷，提升电子、空穴的复合几率，提升发光效率。O元素的引入提升了Be的掺杂效率，其有利于减少空位原子的产生，且O原子的并入有利于打开Mg
‑
H键，避免络合物的形成，提升Mg的有效掺杂浓度，从而提升Mg的并入效率。此外，SiGaN层还可进一步提升电子的扩展，提升发光二极管的发光效率，降低工作电压，提升其抗静电能力。
附图说明
[0021]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；
[0022]图2是本专利技术一实施例中多量子阱层的结构示意图；
[0023]图3是本专利技术一实施例中势垒层的结构示意图；
[0024]图4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
[0025]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。
[0026]参考图1～图3，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GaN层4、多量子阱层5、电子阻挡层6和P型GaN层7。其中，多量子阱层5为周期性结构，周期数为2～15，每个周期均包括依次层叠的势阱层51和势垒层
51.
[0027]其中，每个势垒层52均包括依次层叠的第一三元掺杂GaN层521、SiGaN层522和第二三元掺杂GaN层523。其中，第一三元掺杂GaN层521、第二三元掺杂GaN层523的掺杂元素均为Be、Mg和O。两者的掺杂浓度相同或不相同。通过引入Be、Mg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，包括衬底和依次设于所述衬底上的形核层、本征GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层和P型GaN层；所述多量子阱层为周期性结构，周期数为2～15，每个周期均包括依次层叠的势阱层和势垒层；其特征在于，每个势垒层均包括依次层叠的第一三元掺杂GaN层、SiGaN层和第二三元掺杂GaN层；所述第一三元掺杂GaN层的掺杂元素为Be、Mg和O，所述第二三元掺杂GaN层的掺杂元素为Be、Mg和O；所述第一三元掺杂GaN层的掺杂浓度与第二三元掺杂GaN层的掺杂浓度相同或不同。2.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一三元掺杂GaN层中Be的掺杂浓度为1
×
10
15
cm
‑3～1
×
10
17
cm
‑3，O的掺杂浓度为1
×
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17
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‑3～1
×
10
19
cm
‑3，Mg的掺杂浓度为1
×
10
14
cm
‑3～1
×
10
16
cm
‑3。3.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第二三元掺杂GaN层中Be的掺杂浓度为1
×
10
15
cm
‑3～1
×
10
17
cm
‑3，O的掺杂浓度为1
×
10
17
cm
‑3～1
×
10
19
cm
‑3，Mg的掺杂浓度为1
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cm
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【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：