GaN基绿光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GaN基绿光发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管，所述GaN基绿光发光二极管外延片包括衬底，及依次层叠在所述衬底上的形核层、本征GaN层、N型GaN层、第一多量子阱层、第一插入层、第二多量子阱层、第二插入层、第三多量子阱层、电子阻挡层和P型GaN层；所述第一插入层包括依次层叠的第一WSe2层、P型InGaN层和第二WSe2层；所述第二插入层包括依次层叠的第三WSe2层、P型BGaN层和第四WSe2层。实施本发明专利技术，能够提高发光二极管的发光效率、抗静电能力和发光波长一致性。抗静电能力和发光波长一致性。抗静电能力和发光波长一致性。

【技术实现步骤摘要】
GaN基绿光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
，尤其涉及一种GaN基绿光发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管。

技术介绍

[0002]GaN基绿光发光二极管的多量子阱层一般由InGaN势阱层和GaN势垒层周期性层叠组成，其中InGaN势阱层的In组分含量较高，一般为20%
‑
35%，高的In组分含量导致以下问题：（1）InGaN势阱层的生长温度更低，缺陷更多，InGaN势阱层和GaN势垒层周期性层叠导致缺陷累积，晶格质量进一步降低，严重影响GaN基绿光LED的发光效率；（2）InGaN势阱层和GaN势垒层的晶格失配更加严重，导致多量子阱层的压电极化更加严重，电子空穴在空间上发生分离，严重影响GaN基绿光LED的发光效率；（3）压电极化效应导致的发光波长蓝移更加严重，导致GaN基绿光LED通入不同大小电流时，波长差异更大，严重影响发光波长一致性。

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GaN基绿光发光二极管外延片及其制备方法，可以提升发光二极管的发光效率和抗静电能力，减少其在注入不同大小电流下的波长迁移。
[0004]本专利技术所要解决的技术问题还在于，提供一种GaN基绿光发光二极管，发光效率高、抗静电能力好、注入不同大小电流下的波长迁移小。
[0005]为达到上述技术效果，本专利技术提供了一种GaN基绿光发光二极管外延片，包括衬底，及依次层叠在所述衬底上的形核层、本征GaN层、N型GaN层、第一多量子阱层、第一插入层、第二多量子阱层、第二插入层、第三多量子阱层、电子阻挡层和P型GaN层；所述第一插入层包括依次层叠的第一WSe2层、P型InGaN层和第二WSe2层；所述第二插入层包括依次层叠的第三WSe2层、P型BGaN层和第四WSe2层。
[0006]作为上述技术方案的改进，所述第一WSe2层的厚度为0.5nm
‑
5nm，所述P型InGaN层的厚度为1nm
‑
5nm，所述第二WSe2层的厚度为0.5nm
‑
5nm。
[0007]作为上述技术方案的改进，所述P型InGaN层的掺杂浓度为1
×
10
16
cm
‑3‑1×
10
17
cm
‑3，所述P型InGaN层中的In组分占比为0.05
‑
0.1。
[0008]作为上述技术方案的改进，所述第三WSe2层的厚度为0.5nm
‑
5nm，所述P型BGaN层的厚度为1nm
‑
5nm，所述第四WSe2层的厚度为0.5nm
‑
5nm。
[0009]作为上述技术方案的改进，所述P型BGaN层为P型掺杂的P型BGaN层，掺杂浓度为5
×
10
15
cm
‑3‑1×
10
16
cm
‑3，所述P型BGaN层中的B组分占比为0.05
‑
0.1。
[0010]作为上述技术方案的改进，所述第一多量子阱层、第二多量子阱层和第三多量子阱层为InGaN势阱层和GaN势垒层交替层叠的周期性结构；所述第一多量子阱层、第二多量子阱层和第三多量子阱层的周期数为2
‑
5。
[0011]相应的，本专利技术还公开了一种GaN基绿光发光二极管外延片的制备方法，用于制备
上述GaN基绿光发光二极管外延片，包括以下步骤：提供一衬底，在所述衬底上依次生长形核层、本征GaN层、N型GaN层、第一多量子阱层、第一插入层、第二多量子阱层、第二插入层、第三多量子阱层、电子阻挡层和P型GaN层；所述第一插入层包括依次层叠的第一WSe2层、P型InGaN层和第二WSe2层；所述第二插入层包括依次层叠的第三WSe2层、P型BGaN层和第四WSe2层。
[0012]作为上述技术方案的改进，所述第一WSe2层、第二WSe2层、第三WSe2层和第四WSe2层的生长温度为500℃
‑
750℃，生长压力为50Torr
‑
200Torr。
[0013]作为上述技术方案的改进，所述P型InGaN层的生长温度为800℃
‑
900℃，生长压力为100Torr
‑
500Torr；所述P型BGaN层的生长温度为800℃
‑
900℃，生长压力为100Torr
‑
500Torr。
[0014]相应的，本专利技术还公开了一种GaN基绿光发光二极管，包括上述GaN基绿光发光二极管外延片。
[0015]实施本专利技术实施例，具有如下有益效果：本专利技术提供的GaN基绿光发光二极管外延片，分别在第一多量子阱层和第二多量子阱层之间、第二多量子阱层和第三多量子阱层之间生长第一插入层和第二插入层。第一插入层的P型InGaN层可以为空穴浓度很低的第一多量子阱层提供部分空穴，WSe2层可以增加进入多量子阱层中的载流子浓度，增加空穴电子复合效率，提高发光效率，同时释放多量子阱层的应力，减少压电极化，减少能带倾斜带来的注入不同大小电流下的波长差。第二插入层的P型BGaN层可以在提供空穴的同时避免电子迁移速度过快导致的电子溢流；在P型BGaN材料两边设置WSe2材料可以降低多量子阱层的缺陷，释放应力，避免缺陷累积至第三多量子阱层形成非辐射复合中心，提升发光效率和抗静电能力。
附图说明
[0016]图1是本专利技术实施例1中的GaN基绿光发光二极管外延片的结构示意图；图2是本专利技术实施例1中的GaN基绿光发光二极管外延片的制备方法流程图。
具体实施方式
[0017]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例对本专利技术作进一步地详细描述。
[0018]如图1所示，本专利技术实施例提供了一种GaN基绿光发光二极管外延片，包括衬底1，及依次层叠在所述衬底1上的形核层2、本征GaN层3、N型GaN层4、第一多量子阱层5、第一插入层6、第二多量子阱层7、第二插入层8、第三多量子阱层9、电子阻挡层10和P型GaN层11。
[0019]所述第一多量子阱层5、第二多量子阱层7和第三多量子阱层9为InGaN势阱层和GaN势垒层交替层叠的周期性结构，周期数为2
‑
5；所述第一插入层6包括依次层叠的第一WSe2层、P型InGaN层和第二WSe2层；所述第二插入层8包括依次层叠的第三WSe2层、P型BGaN层和第四WSe2层。
[0020]第一插入层中，P型InGaN层可以为空穴浓度很低的第一多量子阱层提供部分空穴，同时In原子具有激活Mg的作用，进一步增加空穴浓度；载流子在WSe2材料中迁移率高，可以增加进入多量子阱层中的载流子浓度，从而增加发光效率；此外，WSe2层的缺陷态少，
可以修复低温生长的第一多量子阱层中InGaN势阱层的缺陷；用WSe2材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种GaN基绿光发光二极管外延片，其特征在于，包括衬底，及依次层叠在所述衬底上的形核层、本征GaN层、N型GaN层、第一多量子阱层、第一插入层、第二多量子阱层、第二插入层、第三多量子阱层、电子阻挡层和P型GaN层；所述第一插入层包括依次层叠的第一WSe2层、P型InGaN层和第二WSe2层；所述第二插入层包括依次层叠的第三WSe2层、P型BGaN层和第四WSe2层。2.如权利要求1所述的GaN基绿光发光二极管外延片，其特征在于，所述第一WSe2层的厚度为0.5nm
‑
5nm，所述P型InGaN层的厚度为1nm
‑
5nm，所述第二WSe2层的厚度为0.5nm
‑
5nm。3.如权利要求1所述的GaN基绿光发光二极管外延片，其特征在于，所述P型InGaN层的掺杂浓度为1
×
10
16
cm
‑3‑1×
10
17
cm
‑3，所述P型InGaN层中的In组分占比为0.05
‑
0.1。4.如权利要求1所述的GaN基绿光发光二极管外延片，其特征在于，所述第三WSe2层的厚度为0.5nm
‑
5nm，所述P型BGaN层的厚度为1nm
‑
5nm，所述第四WSe2层的厚度为0.5nm
‑
5nm。5.如权利要求1所述的GaN基绿光发光二极管外延片，其特征在于，所述P型BGaN层的掺杂浓度为5
×
10
15
cm
‑3‑1×
10
16
cm
‑3，所述P型BGaN层中的B组分占比为0.05

【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：