发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管技术

技术编号：40030762 阅读：13 留言：0更新日期：2024-01-16 18:12

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，所述发光二极管外延片包括衬底及依次层叠于所述衬底上的缓冲层、N型半导体层、低温应力释放层、多量子阱发光层、电子阻挡层、P型半导体层；所述P型半导体层包括依次层叠的P型空穴注入层和P型欧姆接触层；所述P型空穴注入层包括依次层叠于所述电子阻挡层上的多孔P型AlInGaN层、第一P型AlInGaN层和P型GaN层；所述P型欧姆接触层为第二P型AlInGaN层，所述P型欧姆接触层的掺杂浓度大于所述P型空穴注入层的掺杂浓度。本发明专利技术可以提高P型半导体层的出光效率，从而提升发光二极管的发光效率。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体，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

1、发光二极管(led)已经被广泛应用于指示、显示、背光、投射等领域。相对于其它的材料体系，gan基led在效率和可靠性上都有着明显的优势。

2、p型半导体层作为led的主要功能层，对led的发光效率和工作电压有很大的影响，p型半导体层需要与p电极形成欧姆接触，但是p型gan中掺杂mg的激活能高，导致空穴浓度低，很难形成p型欧姆接触，为了解决这一问题，常用高掺mg的ingan结构作为欧姆接触层，但其会影响晶格质量，增加光的吸收，从而影响发光效率；并且有源层出射的部分光在经过p型半导体层时，会被p型半导体层吸收并反射，也会影响发光二极管的发光效率。

技术实现思路

1、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，能够提高p型半导体层的出光效率，从而提高发光效率。

2、本专利技术所要解决的技术问题还在于，提供一种发光二极管外延片的制备方法，工艺简单，制得的发光二极管外延片发光效率高。

3、为达到上述技术效果，本专利技术提供了一种发光二极管外延片，包括衬底及依次层叠于所述衬底上的缓冲层、n型半导体层、低温应力释放层、多量子阱发光层、电子阻挡层、p型半导体层，所述p型半导体层包括依次层叠的p型空穴注入层和p型欧姆接触层；

4、所述p型空穴注入层包括依次层叠于所述电子阻挡层上的多孔p型alingan层、第一p型alingan层和p型gan层；</p>

5、所述p型欧姆接触层为第二p型alingan层，所述p型欧姆接触层的mg掺杂浓度大于所述p型空穴注入层的mg掺杂浓度。

6、作为上述技术方案的改进，所述多孔p型alingan层中的al组分占比大于所述第一p型alingan层中的al组分占比；

7、所述多孔p型alingan层中的in组分占比大于所述第一p型alingan层中的in组分占比；

8、所述多孔p型alingan层、第一p型alingan层和p型gan层的mg掺杂浓度递减；

9、所述多孔p型alingan层、第一p型alingan层和p型gan层的生长厚度递增。

10、作为上述技术方案的改进，所述p型空穴注入层为周期性交替生长的多孔p型alingan层、第一p型alingan层和p型gan层，生长周期为2～30。

11、作为上述技术方案的改进，所述p型欧姆接触层中的al组分占比为0～0.1，in组分占比为0～0.1，mg掺杂浓度为1.2×1020cm-3～5×1021cm-3，厚度为1nm～30nm。

12、作为上述技术方案的改进，所述多孔p型alingan层中的al组分占比为0～0.1，in组分占比为0～0.1，mg掺杂浓度为5×1019cm-3～8.5×1020cm-3，厚度为1nm～10nm；

13、所述第一p型alingan层中的al组分占比为0～0.1，in组分占比为0～0.1，mg掺杂浓度为3×1019cm-3～5.6×1020cm-3，厚度为2nm～20nm；

14、所述p型gan层的mg掺杂浓度为1.2×1019cm-3～3.2×1020cm-3，厚度为5nm～50nm。

15、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，包括以下步骤：

16、提供一衬底，在所述衬底上依次生长缓冲层、n型半导体层、低温应力释放层、多量子阱发光层、电子阻挡层、p型半导体层，所述p型半导体层包括依次层叠的p型空穴注入层和p型欧姆接触层；

17、所述p型空穴注入层包括依次层叠于所述电子阻挡层上的多孔p型alingan层、第一p型alingan层和p型gan层；

18、所述p型欧姆接触层为第二p型alingan层，所述p型欧姆接触层的mg掺杂浓度大于所述p型空穴注入层的mg掺杂浓度。

19、作为上述技术方案的改进，所述多孔p型alingan层的生长步骤为：沉积p型alingan材料后，向反应腔中间歇、循环的通入h2对p型alingan材料表面进行刻蚀处理，处理时间为10s～30s，处理温度为850℃～950℃，处理压力为30torr～500torr。

20、作为上述技术方案的改进，所述多孔p型alingan层的生长温度为720℃～1050℃，生长压力为30torr～500torr；

21、所述第一p型alingan层的生长温度为720℃～1050℃，生长压力为30torr～500torr；

22、所述p型gan层的生长温度为720℃～1050℃，生长压力为30torr～500torr。

23、作为上述技术方案的改进，所述p型欧姆接触层的生长温度为850℃～950℃，生长压力为30torr～500torr。

24、相应的，本专利技术还公开了一种发光二极管，包括上述的发光二极管外延片。

25、实施本专利技术实施例，具有如下有益效果：

26、本专利技术的p型空穴注入层中，多孔p型alingan层表面具有粗糙的多孔结构，能够有效减少半导体材料的面内全反射，有利于多量子阱发光层中光子逸出体材料；在多孔p型alingan层上沉积第一p型alingan层和p型gan层，外延材料的晶体质量好，提供空穴的同时减少材料的吸光损耗。此外，p型欧姆接触层为第二p型alingan层，mg掺杂浓度高，能够确保led芯片具备良好的p型欧姆接触特性。

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【技术保护点】

1.一种发光二极管外延片，其特征在于，包括衬底及依次层叠于所述衬底上的缓冲层、N型半导体层、低温应力释放层、多量子阱发光层、电子阻挡层、P型半导体层，所述P型半导体层包括依次层叠的P型空穴注入层和P型欧姆接触层；

2.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述多孔P型AlInGaN层中的Al组分占比大于所述第一P型AlInGaN层中的Al组分占比；

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P型空穴注入层为周期性交替生长的多孔P型AlInGaN层、第一P型AlInGaN层和P型GaN层，生长周期为2～30。

4.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型欧姆接触层中的Al组分占比为0～0.1，In组分占比为0～0.1，Mg掺杂浓度为1.2×1020cm-3～5×1021cm-3，厚度为1nm～30nm。

5.如权利要求3所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述多孔P型AlInGaN层中的Al组分占比为0～0.1，In组分占比为0～0.1，Mg掺杂浓度为5×1019cm-3～8.5×1020cm-3，厚度为1nm～10nm；

6.一种发光二极管外延片的制备方法，用于制备如权利要求1～5任一项所述的发光二极管外延片，其特征在于，包括以下步骤：

7.如权利要求6所述的发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述多孔P型AlInGaN层的生长步骤为：沉积P型AlInGaN材料后，向反应腔中间歇、循环的通入H2对P型AlInGaN材料表面进行刻蚀处理，处理时间为10s～30s，处理温度为850℃～950℃，处理压力为30Torr～500Torr。

8.如权利要求6所述的发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述多孔P型AlInGaN层的生长温度为720℃～1050℃，生长压力为30Torr～500Torr；

9.如权利要求6所述的发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述P型欧姆接触层的生长温度为850℃～950℃，生长压力为30Torr～500Torr。

10.一种发光二极管，其特征在于，所述发光二极管包括如权利要求1～5中任一项所述的发光二极管外延片。

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【技术特征摘要】

1.一种发光二极管外延片，其特征在于，包括衬底及依次层叠于所述衬底上的缓冲层、n型半导体层、低温应力释放层、多量子阱发光层、电子阻挡层、p型半导体层，所述p型半导体层包括依次层叠的p型空穴注入层和p型欧姆接触层；

2.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述多孔p型alingan层中的al组分占比大于所述第一p型alingan层中的al组分占比；

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p型空穴注入层为周期性交替生长的多孔p型alingan层、第一p型alingan层和p型gan层，生长周期为2～30。

4.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型欧姆接触层中的al组分占比为0～0.1，in组分占比为0～0.1，mg掺杂浓度为1.2×1020cm-3～5×1021cm-3，厚度为1nm～30nm。

5.如权利要求3所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述多孔p型alingan层中的al组分占比为0～0.1，in组分占比为0～0.1，mg掺杂浓度为5×1019c...

【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：

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