【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体光电器件领域，尤其涉及一种gan基蓝绿光led外延结构及其制备方法。
技术介绍
1、目前所生长的gan质量较差，位错密度高，主要原因是没有晶格匹配的适合衬底，这个问题的根本解决还要靠iii族氮化物的大面积单晶制备成功。目前有的gan单晶衬底或者面积太小价格高昂，或者本身位错密度也较高，因此目前只有采用异质衬底外延生长gan。有人在c面蓝宝石和r面蓝宝石两种不同失配度地衬底上都生长了gan，通过改进缓冲层使晶体的质量有了明显提高。根据在si衬底上外延gaas取得的成功经验来看，适合的缓冲层在异质外延生长中确实是极为重要的。
2、传统的led外延采用了低温的gan或aln作为缓冲层，然后升高温生长高质量的gan。gan或aln作缓冲层确实对后面gan的生长起到很好的缓冲作用，有效地控制外延位错密度，有效地提高了gan的晶体质量。但是这种方法很难把握好高温gan层与缓冲层之间的关系，高温生长gan时温度太高对gan或aln缓冲层的影响很不利，特别是在pss衬底上生长完低温的gan buffer层后直接升温生长gan，很难得到高质量的gan，而且很难控制好gan外延表面形貌。
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gan基蓝绿光led外延结构及其制备方法，其可有效提升外延结构的晶体质量，从而提升发光效率，提升抗静电性能。
2、为了解决上述问题，本专利技术公开了一种gan基蓝绿光led外延结构，其包括衬底和依次层叠于所述衬底上
3、其中，所述位错调控层为周期性结构，周期数为2～10，每个周期均包括依次层叠的gan层和si掺gan层。
4、作为上述技术方案的改进，所述gan层的厚度为60nm～80nm，所述si掺gan层的厚度为30nm～40nm，其si掺杂浓度1×1016atoms/cm3～1×1018atoms/cm3。
5、作为上述技术方案的改进，所述位错调控层的周期数为5～10，所述位错调控层的厚度为0.5μm～1.5μm；
6、所述si掺gan层中si掺杂浓度为1×1017atoms/cm3～9×1017atoms/cm3。
7、作为上述技术方案的改进，所述多量子阱层包括依次层叠于所述n-gan层上的浅阱层和有源层；
8、所述浅阱层为周期性结构，周期数为3～20，每个周期的浅阱层均包括依次层叠的inxga1-xn势阱层和gan势垒层；
9、所述有源层为周期性结构，周期数为6～20，每个周期的有源层均包括依次层叠的inyga1-yn势阱层和n型掺杂gan势垒层；
10、其中，x为0.01～0.1，y为0.2～0.5。
11、作为上述技术方案的改进，所述inxga1-xn势阱层的厚度为1nm～5nm，gan势垒层的厚度为10nm～30nm；所述inyga1-yn势阱层的厚度为2nm～5nm，所述n型掺杂gan势垒层的厚度为5nm～15nm。
12、作为上述技术方案的改进，还包括空穴注入层和接触层；
13、所述空穴注入层为低温p-gan层，其设于所述多量子阱层与所述电子阻挡层之间；其厚度为20nm～120nm，mg掺杂浓度1×1018atoms/cm3～1×1020atoms/cm3。
14、所述接触层为重掺型p-gan层，其设于所述p-gan层上，其厚度为2nm～10nm，mg掺杂浓度为1×1020atoms/cm3～1×1022atoms/cm3。
15、相应的，本专利技术还公开了一种gan基蓝绿光led外延结构的制备方法，用于制备上述的gan基蓝绿光led外延结构，其包括：
16、提供衬底，在所述衬底上依次生长缓冲层、位错调控层、u-gan层、n-gan层、多量子阱层、电子阻挡层和p-gan层；
17、其中，所述位错调控层为周期性结构，周期数为2～10，每个周期均包括依次层叠的gan层和si掺gan层。
18、作为上述技术方案的改进，所述位错调控层的生长温度为900℃～1100℃，生长压力为200torr～500torr，v/ⅲ比为500～2500。
19、作为上述技术方案的改进，所述多量子阱层包括依次层叠于所述n-gan层上的浅阱层和有源层；所述浅阱层包括inxga1-xn势阱层和gan势垒层；所述有源层包括inyga1-yn势阱层和n型掺杂gan势垒层；
20、所述inxga1-xn势阱层的生长温度为850℃～950℃，生长压力为100torr～500torr，ⅴ/ⅲ比为500～10000；
21、所述gan势垒层的生长温度为850℃～950℃，生长压力为100torr～500torr，ⅴ/ⅲ比为500～10000；
22、所述inyga1-yn势阱层的生长温度为750℃～850℃，生长压力为100torr～500torr，ⅴ/ⅲ比为2000～20000；
23、所述n型掺杂gan势垒层的生长温度为850℃～950℃，生长压力为100torr～500torr，ⅴ/ⅲ比为2000～20000。
24、作为上述技术方案的改进，包括：所述gan基蓝绿光led外延结构还包括空穴注入层和接触层；
25、所述空穴注入层的生长温度为650℃～800℃，生长压力为100torr～500torr，ⅴ/ⅲ比为500～3500；
26、所述接触层的生长温度为650℃～850℃，生长压力为100torr～500torr，ⅴ/ⅲ比为10000～20000。
27、实施本专利技术，具有如下有益效果：
28、本专利技术的gan基蓝绿光二极管外延结构中，在缓冲层与u-gan层之间插入了位错调控层，其为周期性结构，每个周期均包括依次层叠的gan层和si掺gan层。通过该位错调控层，可有效降低衬底与gan外延层之间的晶格失配，有效降低了gan外延位错密度，改善了gan外延层的表面形貌，从而有效提升了gan的晶体质量，提高了发光二极管的抗静电强度和发光二极管的发光效率。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种GaN基蓝绿光LED外延结构，其特征在于，包括衬底和依次层叠于所述衬底上的缓冲层、位错调控层、U-GaN层、N-GaN层、多量子阱层、电子阻挡层和P-GaN层；
2.如权利要求1所述的GaN基蓝绿光LED外延结构，其特征在于，所述GaN层的厚度为60nm～80nm，所述Si掺GaN层的厚度为30nm～40nm，其Si掺杂浓度为1×1016atoms/cm3～1×1018atoms/cm3。
3.如权利要求1所述的GaN基蓝绿光LED外延结构，其特征在于，所述位错调控层的周期数为5～10，所述位错调控层的厚度为0.5μm～1.5μm；
4.如权利要求1～3任一项所述的GaN基蓝绿光LED外延结构，其特征在于，所述多量子阱层包括依次层叠于所述N-GaN层上的浅阱层和有源层；
5.如权利要求4所述的GaN基蓝绿光LED外延结构，其特征在于，所述InxGa1-xN势阱层的厚度为1nm～5nm，GaN势垒层的厚度为10nm～30nm；所述InyGa1-yN势阱层的厚度为2nm～5nm，所述n型掺杂GaN势垒层的厚度为5nm～15nm。
6.如权利要求1所述的GaN基蓝绿光LED外延结构，其特征在于，还包括空穴注入层和接触层；
7.一种GaN基蓝绿光LED外延结构的制备方法，用于制备如权利要求1～6任一项所述的GaN基蓝绿光LED外延结构，其特征在于，包括：
8.如权利要求7所述的GaN基蓝绿光LED外延结构的制备方法，其特征在于，所述位错调控层的生长温度为900℃～1100℃，生长压力为200torr～500torr，V/Ⅲ比为500～2500。
9.如权利要求7所述的GaN基蓝绿光LED外延结构的制备方法，其特征在于，所述多量子阱层包括依次层叠于所述N-GaN层上的浅阱层和有源层；所述浅阱层包括InxGa1-xN势阱层和GaN势垒层；所述有源层包括InyGa1-yN势阱层和n型掺杂GaN势垒层；
10.如权利要求7所述的GaN基蓝绿光LED外延结构的制备方法，其特征在于，包括：所述GaN基蓝绿光LED外延结构还包括空穴注入层和接触层；
...【技术特征摘要】
1.一种gan基蓝绿光led外延结构，其特征在于，包括衬底和依次层叠于所述衬底上的缓冲层、位错调控层、u-gan层、n-gan层、多量子阱层、电子阻挡层和p-gan层；
2.如权利要求1所述的gan基蓝绿光led外延结构，其特征在于，所述gan层的厚度为60nm～80nm，所述si掺gan层的厚度为30nm～40nm，其si掺杂浓度为1×1016atoms/cm3～1×1018atoms/cm3。
3.如权利要求1所述的gan基蓝绿光led外延结构，其特征在于，所述位错调控层的周期数为5～10，所述位错调控层的厚度为0.5μm～1.5μm；
4.如权利要求1～3任一项所述的gan基蓝绿光led外延结构，其特征在于，所述多量子阱层包括依次层叠于所述n-gan层上的浅阱层和有源层；
5.如权利要求4所述的gan基蓝绿光led外延结构，其特征在于，所述inxga1-xn势阱层的厚度为1nm～5nm，gan势垒层的厚度为10nm～30nm；所述inyga1-yn势阱层的厚度为2nm～...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡清富，徐亮，张晓庆，武杰，于斌，徐金荣，林嘉虹，
申请(专利权)人：佛山市国星半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。