发光二极管外延片及其制备方法技术

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，涉及半导体光电器件领域

【技术实现步骤摘要】
发光二极管外延片及其制备方法


[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
。

技术介绍

[0002]紫外
LED(UV LED)
主要应用在生物医疗
、
防伪鉴定
、
净化
(
水
、
空气等
)
领域
、
计算机数据存储和军事等方面
。
而且随着技术的发展，新的应用会不断出现以替代原有的技术和产品，紫外
LED
有着广阔的市场应用前景，如紫外
LED
光疗仪是未来很受欢迎的医疗器械，但是技术还处于成长期
。
[0003]与
GaN
基蓝光
LED
相比，紫外
LED
的研制面临着许多独特的技术困难，如：高
Al
组分
AlGaN
的材料的外延生长困难，一般而言，
Al
组分越高，晶体质量越低，位错密度普遍在
109～
10
10
/cm2乃至更高；这导致位错会延伸到多量子阱有源区中，形成极化电场，使得电子和空穴的复合概率降低，降低了发光效率
。
此外，由于紫外
LED
多量子阱有源区之间的阱垒之间存在较大的极化电场，也降低了发光效率
。

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]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，依次层叠于所述衬底上的缓冲层
、N
型
AlGaN
层
、
多量子阱层
、
电子阻挡层和
P
型
AlGaN
层；所述多量子阱层为周期性结构，周期数
≥3
；
[0006]每个周期的多量子阱层均包括依次层叠的量子垒层
、
第一过渡层
、
量子阱层和第二过渡层；
[0007]其中，量子垒层为
Al
y
Ga1‑
y
N
层，量子阱层为
Al
x
Ga1‑
x
N
层；
x
为
0.3
～
0.5
，
y
为
0.4
～
0.6
，且
x
＜
y
；
[0008]所述第一过渡层包括依次层叠于所述量子垒层上的第一
InN
层和第一
AlN
层；
[0009]所述第二过渡层包括依次层叠于所述量子阱层上的第二
AlN
层和第二
InN
层
。
[0010]作为上述技术方案的改进，所述量子阱层的厚度为
1.5nm
～
5nm
，所述量子垒层的厚度为
10nm
～
20nm
；所述多量子阱层的周期数为3～
15
；
[0011]所述第一
InN
层的厚度为
1nm
～
3nm
，所述第一
AlN
层的厚度为
1nm
～
3nm
；
[0012]所述第二
InN
层的厚度为
1nm
～
3nm
，所述第二
AlN
层的厚度为
1nm
～
3nm。
[0013]作为上述技术方案的改进，所述第一
InN
层
、
第二
InN
层中均掺杂有
Mg
，其掺杂浓度为1×
10
18
cm
‑3～5×
10
18
cm
‑3。
[0014]作为上述技术方案的改进，所述量子垒层中掺杂有
Si
，其掺杂浓度是为8×
10
17
cm
‑3～6×
10
18
cm
‑3；
[0015]所述第一
AlN
层的厚度为
2nm
～
3nm
，所述第二
AlN
层的厚度为
2nm
～
3nm。
[0016]作为上述技术方案的改进，所述
P
型
AlGaN
层中
Al
组分占比小于所述量子阱层中
Al
组分占比；
[0017]所述
P
型
AlGaN
层的
P
型掺杂元素为
Mg
，其掺杂浓度是为3×
10
19
cm
‑3～5×
10
20
cm
‑3，所述
P
型
AlGaN
层的厚度为
150nm
～
300nm。
[0018]作为上述技术方案的改进，所述
N
型
AlGaN
层中
Al
组分占比大于所述量子阱层中
Al
组分占比；
[0019]所述
N
型
AlGaN
层的
N
型掺杂元素为
Si
，其掺杂浓度是为5×
10
18
cm
‑3～1×
10
20
cm
‑3，所述
N
型
AlGaN
层的厚度为1μ
m
～3μ
m。
[0020]作为上述技术方案的改进，所述缓冲层为
AlN
材质，其厚度为1μ
m
～4μ
m。
[0021]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：
[0022]提供衬底，在所述衬底上依次生长缓冲层
、N
型
AlGaN
层
、
多量子阱层
、
电子阻挡层和
P
型
AlGaN
层；所述多量子阱层为周期性结构，周期数
≥3
；
[0023]每个周期的多量子阱层均包括依次层叠的量子垒层
、
第一过渡层
、
量子阱层和第二过渡层；
[0024]其中，量子垒层为<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，依次层叠于所述衬底上的缓冲层
、N
型
AlGaN
层
、
多量子阱层
、
电子阻挡层和
P
型
AlGaN
层；其特征在于，所述多量子阱层为周期性结构，周期数
≥3
；每个周期的多量子阱层均包括依次层叠的量子垒层
、
第一过渡层
、
量子阱层和第二过渡层；其中，量子垒层为
Al
y
Ga1‑
y
N
层，量子阱层为
Al
x
Ga1‑
x
N
层；
x
为
0.3
～
0.5
，
y
为
0.4
～
0.6
，且
x
＜
y
；所述第一过渡层包括依次层叠于所述量子垒层上的第一
InN
层和第一
AlN
层；所述第二过渡层包括依次层叠于所述量子阱层上的第二
AlN
层和第二
InN
层
。2.
如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述量子阱层的厚度为
1.5nm
～
5nm
，所述量子垒层的厚度为
10nm
～
20nm
；所述多量子阱层的周期数为3～
15
；所述第一
InN
层的厚度为
1nm
～
3nm
，所述第一
AlN
层的厚度为
1nm
～
3nm
；所述第二
InN
层的厚度为
1nm
～
3nm
，所述第二
AlN
层的厚度为
1nm
～
3nm。3.
如权利要求1或2所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一
InN
层
、
第二
InN
层中均掺杂有
Mg
，其掺杂浓度为1×
10
18
cm
‑3～5×
10
18
cm
‑3；所述第一
AlN
层的厚度为
2nm
～
3nm
，所述第二
AlN
层的厚度为
2nm
～
3nm。4.
如权利要求1或2所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述量子垒层中掺杂有
Si
，其掺杂浓度是为8×
10
17
cm
‑3～6×
10
18
cm
‑3。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
P
型
AlGaN
层中
Al
组分占比小于所述量子阱层中
Al
组分占比；所述
P
型
AlGaN
层的
P
型掺杂元素为
Mg
，其掺杂浓度是为3×
10
19
cm...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘春杨，吕蒙普，胡加辉，金从龙，顾伟，
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：