发光二极管外延结构的制备方法和发光二极管外延结构技术

本发明专利技术涉及一种发光二极管外延结构的制备方法和发光二极管外延结构

【技术实现步骤摘要】
发光二极管外延结构的制备方法和发光二极管外延结构


[0001]本专利技术涉及发光二极管领域，尤其涉及发光二极管外延结构的制备方法和发光二极管外延结构
。

技术介绍

[0002]目前，发光二极管
(light
‑
emitting diode
，
LED)
应用广泛，它是通过半导体材料中导带电子和价带空穴的辐射复合产生光子，将电能直接转化为光能的电子元器件，与传统光源相比，其具有高效
、
节能
、
环保和长寿等优点，在节能减排
、
绿色发展中发挥了重要作用，被公认为二十一世纪新一代绿色照明光源
。
[0003]但现有的发光二极管外延结构的制备方法，在生长完多量子阱有源层后，一部分铟材料会附着在反应腔内的石墨备件上，在生长
P
型
AlGaN
阻挡层时，附着在石墨备件上的铟原子会扩散到外延层表面，由于铟原子体积较大，会影响
P
型
AlGaN
的形核质量，则
P
型
AlGaN
阻挡层表面会随着厚度的增加越来越粗糙，从而导致外延结构的质量较差
。

技术实现思路

[0004]鉴于上述现有技术的不足，本申请的目的在于提供发光二极管外延结构的制备方法
、
发光二极管外延结构
、
发光二极管芯片和显示装置，旨在解决现有的发光二极管外延结构的制备方法制备的外延结构的质量较差的问题
。
[0005]一种发光二极管外延结构的制备方法，包括：
[0006]提供衬底；
[0007]在衬底上依次层叠生长
GaN
缓冲层
、
本征
GaN
层
、N
型
GaN
层
、
多量子阱有源层
、P
型
AlGaN
阻挡层和
P
型
GaN
电流扩展层，其中，以至少三个生长阶段生长所述
P
型
AlGaN
阻挡层，且各阶段的生长速率和
Al
组分占比呈阶梯式递增变化
。
[0008]上述发光二极管外延结构的制备方法，通过限定以至少三个生长阶段生长所述
P
型
AlGaN
阻挡层，且各生长阶段的生长速率和
Al
组分占比呈阶梯式递增变化，使得
P
型
AlGaN
阻挡层的初期生长速率较低，使附着在外延层表面的铟原子有充足的时间从外延层表面脱落，从而不会影响到
P
型
AlGaN
层的形核质量，以提高制备得到的外延结构的质量；且后续生长过程中
P
型
AlGaN
阻挡层的生长速率会逐步递增，从而减少
P
型
AlGaN
阻挡层的生长时间，避免
P
型
AlGaN
阻挡层的生长时间过长，进而提高外延结构的生产效率
。
另外，使得到
P
型
AlGaN
阻挡层的
Al
组分占比渐变，从而减小传统
AlGaN
电子阻挡层中
AlGaN/GaN
异质界面处的极化电场与能带弯曲，有效减小了电子泄漏，增强了空穴注入效率，进而可提升发光层的发光亮度
。
[0009]可选地，所述生长速率每次增加的值相同，所述
Al
组分占比每次增加的值相同
。
[0010]本实施例中，通过使生长速率每次增加的值相同，以及使
Al
组分占比每次增加的值相同，从而避免各生长阶段的生长过程差异过大，保证
P
型
AlGaN
阻挡层的成型质量
。
[0011]可选地，以四个生长阶段生长所述
P
型
AlGaN
阻挡层；四个生长阶段依次为第一生
长阶段
、
第二生长阶段
、
第三生长阶段和第四生长阶段，所述第一生长阶段以第一生长速率生长第一
Al
组分占比的第一
P
型
AlGaN
电子阻挡层，所述第二生长阶段以第二生长速率生长第二
Al
组分占比的第二
P
型
AlGaN
电子阻挡层，所述第三生长阶段以第三生长速率生长第三
Al
组分占比的第三
P
型
AlGaN
电子阻挡层，所述第四生长阶段以第四生长速率生长第四
Al
组分占比的第四
P
型
AlGaN
电子阻挡层
。
[0012]本实施例中，以四个生长阶段生长所述
P
型
AlGaN
阻挡层，可以保证
P
型
AlGaN
阻挡层的生长速率和
Al
组分占比变化不会过大，将生长速率和
Al
组分占比的单次变化量限制在一定范围，同时也避免频繁改变
P
型
AlGaN
阻挡层的生长速率和
Al
组分占比
。
[0013]可选地，所述第一
P
型
AlGaN
电子阻挡层的厚度为第一厚度，所述第二
P
型
AlGaN
电子阻挡层的厚度为第二厚度，所述第三
P
型
AlGaN
电子阻挡层的厚度为第三厚度，所述第四
P
型
AlGaN
电子阻挡层的厚度为第四厚度，所述第一厚度
、
所述第二厚度和所述第三厚度相同，所述第四厚度分别大于所述第一厚度
、
所述第二厚度和所述第三厚度
。
[0014]本实施例中，通过使第一厚度
、
所述第二厚度和所述第三厚度相同，所述第四厚度分别大于所述第一厚度
、
所述第二厚度和所述第三厚度，从而在保证附着在外延层表面的铟原子有充足的时间从外延层表面脱落的同时，减少
P
型
AlGaN
阻挡层的生长时间，避免
P
型
AlGaN
阻挡层的生长时间过长，进而提高外延结构的生产效率
。
[0015]可选地，所述第一生长速率为
0.04
‑
0.08um/h
，第二生长速率为
0.08
‑
0.12um/h
，第三生长速率为
0.12
‑
0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结构的制备方法，其特征在于，包括：提供衬底；在衬底上依次层叠生长
GaN
缓冲层
、
本征
GaN
层
、N
型
GaN
层
、
多量子阱有源层
、P
型
AlGaN
阻挡层和
P
型
GaN
电流扩展层；其中，以至少三个生长阶段生长所述
P
型
AlGaN
阻挡层，且各生长阶段的生长速率和
Al
组分占比呈阶梯式递增变化
。2.
根据权利要求1所述的发光二极管外延结构的制备方法，其特征在于，所述生长速率每次增加的值相同，所述
Al
组分占比每次增加的值相同
。3.
根据权利要求2所述的发光二极管外延结构的制备方法，其特征在于，以四个生长阶段生长所述
P
型
AlGaN
阻挡层；四个生长阶段依次为第一生长阶段
、
第二生长阶段
、
第三生长阶段和第四生长阶段，所述第一生长阶段以第一生长速率生长第一
Al
组分占比的第一
P
型
AlGaN
电子阻挡层，所述第二生长阶段以第二生长速率生长第二
Al
组分占比的第二
P
型
AlGaN
电子阻挡层，所述第三生长阶段以第三生长速率生长第三
Al
组分占比的第三
P
型
AlGaN
电子阻挡层，所述第四生长阶段以第四生长速率生长第四
Al
组分占比的第四
P
型
AlGaN
电子阻挡层
。4.
根据权利要求3所述的发光二极管外延结构的制备方法，其特征在于，所述第一
P
型
AlGaN
电子阻挡层的厚度为第一厚度，所述第二
P
型
AlGaN
电子阻挡层的厚度为第二厚度，所述第三
P
型
AlGaN
电子阻挡层的厚度为第三厚度，所述第四
P
型
AlGaN
电子阻挡层的厚度为第四厚度，所述第一厚度
、
所述第二厚度和所述第三厚度相同，所述第四厚度分别大于所述第一厚度
、
所述第二厚度和所述第三厚度
。5.
根据权利要求3所述的发光二极管外延结构的制备方法，其特征在于，所述第一生长速率为
0.04
‑
0.08um/h
，第二生长速率为
0.08
‑
0.12um/h
，第三生长速率为
0.12
‑
0.18um/h
，第四生长速...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘勇兴，谷鹏军，
申请(专利权)人：重庆康佳光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：