【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体光电器件领域，尤其涉及一种发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管。
技术介绍
1、gan基发光二极管一般以ingan-gan异质结作为量子阱区，其具备发光效率较高等优点，是目前应用最为广泛的led。但目前仍然存在着一些限制其性能提升的现象。其中一种是随着注入电流的增大发光效率降低的现象，即一般称为efficiency droop的问题。研究指出，efficiency droop与漏电子有较强的相关关系。由于gan基发光二极管中一般以p型algan作为电子阻挡层，而势垒层（gan）与电子阻挡层之间存在的晶格失配会形成极化电场，产生正电荷，进而降低了p型algan的势垒，导致电子泄露。目前常用的方法是将最后一个势垒层替换为gan与p型ingan的叠层结构，但这种结构一者会导致mg扩散进入其他量子阱层，降低其他量子阱层的晶体质量，二者若p型ingan中in过多反而会造成势垒过低，难以将空穴、电子限制到有源区，也会使得发光效率下降。
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及其制备方法，其可提升发光二极管在不同发光电流下的发光效率。
2、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，其包括衬底，依次层叠于所述衬底上的缓冲层、非掺杂gan层、n型gan层、多量子阱层、电子阻挡层和p型gan层；
3、其中，所述多量子阱层包括依次层叠于所述n型gan层上的第一多量子阱层、末阱层和末垒层，所述第一多量子阱层
4、所述末垒层包括依次层叠于末阱层上的alxga1-xn层、inyga1-yn层、inzga1-zn层和gan层；其中，x的取值范围为0.05~0.3，y的取值范围为0.01~0.1，z的取值范围为0.01~0.1，且z>y；
5、所述电子阻挡层为β-ta2o5层；
6、所述p型gan层包括依次层叠于所述电子阻挡层上的第一p型gan层、p型inαga1-αn层和第二p型gan层，其中，α的取值范围为0.08~0.15。
7、作为上述技术方案的改进，所述alxga1-xn层的厚度为3nm~8nm，x的取值范围为0.1~0.2；和/或
8、所述inyga1-yn层的厚度为1nm~3nm，y的取值范围为0.02~0.04；和/或
9、所述inzga1-zn层的厚度为1nm~3nm，z的取值范围为0.05~0.1；和/或
10、所述gan层的厚度为2nm~6nm。
11、作为上述技术方案的改进，所述电子阻挡层的厚度为20nm~50nm；和/或
12、所述第一p型gan层的厚度为20nm~100nm，p型掺杂浓度为1×1019cm-3~1×1020cm-3；和/或
13、所述p型inαga1-αn层的厚度为10nm~30nm，p型掺杂浓度为1×1017cm-3~1×1019cm-3；和/或
14、所述第二p型gan层的厚度为50nm~150nm，p型掺杂浓度为1×1020cm-3~1×1021cm-3。
15、作为上述技术方案的改进，所述alxga1-xn层的厚度为所述inyga1-yn层的厚度的1.5~3倍。
16、作为上述技术方案的改进，所述gan层的厚度为所述inzga1-zn层的厚度的1.2~2倍。
17、作为上述技术方案的改进，所述量子阱层、末阱层中in组分占比为0.1~0.2，其厚度为3nm~5nm；
18、所述量子垒层的厚度为5nm~15nm。
19、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：
20、提供衬底，在所述衬底上依次生长缓冲层、n型gan层、多量子阱层、电子阻挡层和p型gan层；
21、其中，所述多量子阱层包括依次层叠于所述n型gan层上的第一多量子阱层、末阱层和末垒层，所述第一多量子阱层为量子阱层和量子垒层交替层叠形成的周期性结构，所述量子阱层、末阱层均为ingan量子阱层，所述量子垒层为gan量子垒层；
22、所述末垒层包括依次层叠于末阱层上的alxga1-xn层、inyga1-yn层、inzga1-zn层和gan层；其中，x的取值范围为0.05~0.3，y的取值范围为0.01~0.1，z的取值范围为0.01~0.1，且z>y；
23、所述电子阻挡层为β-ta2o5层；
24、所述p型gan层包括依次层叠于所述电子阻挡层上的第一p型gan层、p型inαga1-αn层和第二p型gan层，其中，α的取值范围为0.08~0.15。
25、作为上述技术方案的改进，所述量子阱层、末阱层的生长温度为740℃~820℃，生长压力为100torr~300torr；和/或
26、所述量子垒层、末垒层的生长温度为850℃~950℃，生长压力为100torr~300torr；和/或
27、所述电子阻挡层的生长温度为800℃~900℃，生长压力为10torr~100torr；和/或
28、所述第一p型gan层、第二p型gan层的生长温度为900℃~1000℃，生长压力为100torr~500torr；和/或
29、所述p型inαga1-αn层的生长温度为750℃~850℃，生长压力为100torr~500torr。
30、作为上述技术方案的改进，所述电子阻挡层生长结束后，在空气或氧气气氛中，900℃~950℃下退火10min~30min。
31、相应的，本专利技术还公开了一种发光二极管，其包括上述的发光二极管外延片。
32、实施本专利技术，具有如下有益效果：
33、本专利技术的发光二极管外延片中，一者，以依次层叠的alxga1-xn层、inyga1-yn层、inzga1-zn层和gan层作为末垒层，alxga1-xn层-inyga1-yn层界面、inzga1-zn层-gan层界面均因极化效应会产生极化电场，进而在界面产生负电荷，便于消耗电子，降低了电子逃逸概率。进一步的，本专利技术的末垒层中不引入mg掺杂，不破坏量子阱层结构，保障了在较低电流密度下的高发光效率。二者，在gan层上引入了β-ta2o5层作为电子阻挡层，gan（0001）面内与β-ta2o5的010晶相的晶格失配＜3%，因此末垒层对电子阻挡层的影响极弱，而β-ta2o5的带隙宽度达到4.4ev左右，两者综合使得电子阻挡层具备良好的电子阻挡作用。三者，本专利技术的p型gan层包括依次层叠的第一p型gan层、p型inαga1-αn层和第二p型gan层，较低势垒的p型inαga1-αn层可起到存储空穴的作用，而第一p型gan层、p型inαga1-αn层和第二p型gan层所形成的本文档来自技高网...
【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，依次层叠于所述衬底上的缓冲层、非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层和P型GaN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AlxGa1-xN层的厚度为3nm~8nm，x的取值范围为0.1~0.2；和/或
3. 如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述电子阻挡层的厚度为20nm~50nm；和/或
4.如权利要求1~3任一项所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述AlxGa1-xN层的厚度为所述InyGa1-yN层的厚度的1.5~3倍。
5.如权利要求1~3任一项所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述GaN层的厚度为所述InzGa1-zN层的厚度的1.2~2倍。
6.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、末阱层中In组分占比为0.1~0.2，其厚度为3nm~5nm；
7.一种发光二极管外延片的制备方法，用于制备如权利要求1~6任一项所述的发光二极管外延片，其特征在于，包括：
8.
9.如权利要求8所述的发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述电子阻挡层生长结束后，在空气或氧气气氛中，900℃~950℃下退火10min~30min。
10.一种发光二极管，其特征在于，包括如权利要求1~6任一项所述的发光二极管外延片。
...【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，依次层叠于所述衬底上的缓冲层、非掺杂gan层、n型gan层、多量子阱层、电子阻挡层和p型gan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alxga1-xn层的厚度为3nm~8nm，x的取值范围为0.1~0.2；和/或
3. 如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述电子阻挡层的厚度为20nm~50nm；和/或
4.如权利要求1~3任一项所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述alxga1-xn层的厚度为所述inyga1-yn层的厚度的1.5~3倍。
5.如权利要求1~3任一项所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述gan层的厚度为所述inzga1-zn层的厚度的1.2~2倍。...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡加辉，郑文杰，程龙，高虹，刘春杨，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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