【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体，特别涉及一种发光二极管的外延结构及制备方法。
技术介绍
1、近年来发光二极管工艺在各大产商竞争下快速发展，被广泛的应用于通用照明、特种照明、直显显示屏、背光显示屏、车灯等各个领域。
2、algainp材料的led外延结构常用结构为包括衬底、第一半导体、gainp/algainp交替排布的有源层、第二半导体层，因电子的有效质量要远小于空穴的有效质量，电子的迁移率要远高于空穴，载流子在有源层发光区内复合的效率有待进一步提升，为提升载流子在有源层发光区内复合的效率，提高量子阱限制电子的能力以及提高空穴向量子阱层的注入能力，提高量子阱层电子与空穴浓度是非常重要的。
3、现有技术当中，gainp/algainp交替排布的有源层，algainp势垒层对电子的限制能力弱，电子易从有源层泄露，空穴向有源层中注入能力弱，有源层空穴浓度低，器件中部分发光区偏移至p型限制层，发生非辐射复合，有源层发光效率低。
技术实现思路
1、基于此，本专利技术的目的是提供一种发光二极管的外延结构及制备方法，可以有效解决上述现有技术当中的不足。
2、一种发光二极管的外延结构，包括：
3、衬底，以及依次沉积在所述衬底上的缓冲层、布拉格晶格反射层、n型限制层、有源层、p型限制层以及p型窗口层；
4、所述有源层包括n个周期性层叠设置的第一子母层，所述第一子母层包括依次层叠设置的量子阱层和量子垒层，所述量子垒层包括第一垒层、第二垒层以及第三垒层，
5、所述第二垒层包括m个周期性层叠设置的第二子母层，所述第二子母层包括依次层叠设置的第一alinp子层和第一gap子层，所述第一alinp子层和所述第一gap子层交替排布组成超晶格结构，所述第一alinp子层的禁带宽度朝向第n个周期的第一子母层依次减小，所述第一gap子层的厚度朝向第n个周期的第一子母层依次减小；
6、第n个周期的第一子母层内的第二垒层为p型掺杂层。
7、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：通过提高第二垒层的势垒高度，可将电子有效的限制在量子阱层中，防止电子泄露出有源层，进而增加发光效率；通过将第一alinp子层的禁带宽度朝向第n个周期的第一子母层依次减小以及第一gap子层的厚度朝向第n个周期的第一子母层依次减小，从而减少其对空穴的限制能力；通过将第一alinp子层和第一gap子层交替排布组成超晶格结构，从而释放晶格失配的应力，进而阻断位错的延伸；通过将在同一第一子母层内的第一垒层和第三垒层的禁带宽度设置在介于量子阱层和第二垒层之间，且第一垒层以及第三垒层的禁带宽度朝向第二垒层逐渐增大，可以提高空穴在此层的迁移速率，降低空穴在经过量子垒层时的能量损耗，降低量子垒层对于空穴的限制能力，提升空穴向量子阱层的注入能力，提高电子和空穴复合效率，提高内量子效率；另一方面，在同一第一子母层内，第一垒层和第三垒层的禁带宽度介于量子阱层和第二垒层之间，第一垒层和第三垒层的晶格常数也会介于量子阱层和第二垒层之间，可减少量子阱层和第二垒层的晶格失配，提高有源层的晶体质量，以此提高器件的性能和发光效率。通过在第n个周期的第一子母层内的第二垒层设置为p型掺杂层，有利于空穴向有源层的注入，提高有源层的空穴浓度，还可减少泄露出有源层的这部分电子浓度，将发光区域控制在有源层内。
8、进一步的，所述第一子母层的周期n为8-15。
9、进一步的，第n个周期的第一子母层内的第二垒层的p型掺杂浓度为1×1017atoms/cm3~1×1019atoms/cm3。
10、进一步的，所述第二子母层的周期m为2-5。
11、进一步的，所述第一垒层包括依次层叠设置的第二gainp子层、第二algainp子层以及第二alinp子层，所述第一垒层的禁带宽度为1.85ev-2.15ev，厚度为3nm-6nm。
12、进一步的，所述第二垒层的禁带宽度为1.95ev-2.6ev，厚度为1nm-3nm。
13、进一步的，所述第三垒层为依次层叠的第三alinp子层、第三algainp子层以及第三gainp子层，所述第三垒层的禁带宽度为1.85ev-2.15ev，厚度为3nm-6nm。
14、进一步的，所述量子阱层的禁带宽度为1.65ev-1.95ev，厚度为3nm-10nm，且所述量子阱层为gainp量子阱层。
15、另一方面，本专利技术还提出一种发光二极管的外延结构的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
16、步骤一，提供一衬底；
17、步骤二，在所述衬底上沉积所述缓冲层；
18、步骤三，在所述缓冲层上沉积所述布拉格晶格反射层；
19、步骤四，在所述布拉格晶格反射层上沉积所述n型限制层；
20、步骤五，在所述n型限制层上依次沉积n次量子阱层以及n次量子垒层，得到n个周期性层叠设置的第一子母层作为有源层；
21、步骤六，在所述有源层上沉积p型限制层；
22、步骤七，在所述p型限制层上沉积p型窗口层；
23、其中，所述有源层包括n个周期性层叠设置的第一子母层，所述第一子母层包括依次层叠设置的量子阱层和量子垒层，所述量子垒层包括第一垒层、第二垒层以及第三垒层，在同一所述第一子母层内，第一垒层和第三垒层的禁带宽度介于量子阱层和第二垒层之间，且第一垒层以及第三垒层的禁带宽度朝向第二垒层逐渐增大；
24、所述第二垒层包括m个周期性层叠设置的第二子母层，所述第二子母层包括依次层叠设置的第一alinp子层和第一gap子层，所述第一alinp子层和所述第一gap子层交替排布组成超晶格结构，所述第一alinp子层的禁带宽度朝向第n个周期的第一子母层依次减小，所述第一gap子层的厚度朝向第n个周期的第一子母层依次减小；
25、第n个周期的第一子母层内的第二垒层为p型掺杂层。
26、进一步的，在所述步骤五中，沉积量子垒层的步骤包括：
27、在所述量子阱层上依次沉积第二gainp子层、第二algainp子层以及第二alinp子层作为第一垒层；
28、在所述第一垒层上依次沉积m次第一alinp子层以及m次第一gap子层,得到m个周期性层叠设置的第二子母层作为第二垒层；
29、在所述第二垒层上依次沉积第三alinp子层、第三algainp子层以及第三gainp子层作为第三垒层。
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1.一种发光二极管的外延结构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的发光二极管的外延结构，其特征在于，所述第一子母层的周期n为8-15。
3.根据权利要求1所述的发光二极管的外延结构，其特征在于，第n个周期的第一子母层内的第二垒层的P型掺杂浓度为1×1017atoms/cm3~1×1019atoms/cm3。
4.根据权利要求1所述的发光二极管的外延结构，其特征在于，所述第二子母层的周期m为2-5。
5.根据权利要求1所述的发光二极管的外延结构，其特征在于，所述第一垒层包括依次层叠设置的第二GaInP子层、第二AlGaInP子层以及第二AlInP子层，所述第一垒层的禁带宽度为1.85ev-2.15ev，厚度为3nm-6nm。
6.根据权利要求1所述的发光二极管的外延结构，其特征在于，所述第二垒层的禁带宽度为1.95ev-2.6ev，厚度为1nm-3nm。
7.根据权利要求1所述的发光二极管的外延结构，其特征在于，所述第三垒层为依次层叠的第三AlInP子层、第三AlGaInP子层以及第三GaInP子层，所
8.根据权利要求1所述的发光二极管的外延结构，其特征在于，所述量子阱层的禁带宽度为1.65ev-1.95ev，厚度为3nm-10nm，且所述量子阱层为GaInP量子阱层。
9.一种发光二极管的外延结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的发光二极管的外延结构的制备方法，其特征在于，在所述步骤五中，沉积量子垒层的步骤包括：
...【技术特征摘要】
1.一种发光二极管的外延结构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的发光二极管的外延结构，其特征在于，所述第一子母层的周期n为8-15。
3.根据权利要求1所述的发光二极管的外延结构，其特征在于，第n个周期的第一子母层内的第二垒层的p型掺杂浓度为1×1017atoms/cm3~1×1019atoms/cm3。
4.根据权利要求1所述的发光二极管的外延结构，其特征在于，所述第二子母层的周期m为2-5。
5.根据权利要求1所述的发光二极管的外延结构，其特征在于，所述第一垒层包括依次层叠设置的第二gainp子层、第二algainp子层以及第二alinp子层，所述第一垒层的禁带宽度为1.85ev-2.15ev，厚度为3nm-6nm。
6.根据权利要求1所述的发光二极管...
【专利技术属性】
技术研发人员：侯合林，谢志文，张铭信，陈铭胜，文国昇，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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