本发明专利技术提供了一种LED芯片的P型GaN层的制备方法，包括：步骤a)向MOCVD反应室里，通入H2，对反应室进行降压，并加热衬底；步骤b)降低反应室的温度，并加入NH3和TMGa，在上述衬底上生长缓冲层；步骤c)升高反应室的温度，并加入NH3和TMGa，在上述缓冲层上生长uGaN层；以及步骤d)在上述uGaN层上生长掺杂P型GaN层，其中，步骤d)包括在所述uGaN层上执行的以下处理：步骤d1)生长掺铟和镁的P型GaN层；以及步骤d2)从上述掺铟和镁的P型GaN层析出铟，形成掺镁P型GaN层。采用根据本发明专利技术的LED芯片的P型GaN层的制备方法，可制得P型GaN层的空穴浓度高的LED芯片。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种。
技术介绍
氮化镓(feiN)是制备紫外至可见光范围内光电子器件的理想材料，但由于P型 GaN(P-GaN)高阻难题，其器件结构一直难以实现，直至上世纪90年代日本日亚公司有效解决了 P-GaN激活问题，GaN基发光二极管(LED)才得以迅速发展。P-GaN常用的P型掺杂剂为Mg，但是由于Mg具有很高的受主激活能、Mg在GaN 中低溶解度以及高补偿等问题，使得Mg的活化效率很低，一般载流子浓度仅占掺杂浓度的 0. 1 % 1 %。目前LED器件中P-GaN层是通过在生长过程中，直接掺入Mg源而获得的，空穴浓度仅为3 X IO17 5 X IO17CnT3。提高P-GaN有效空穴浓度，可降低LED器件工作电压， 提高器件发光效率，是获得高质量的GaN基LED器件的关键。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种，以解决现有技术中 P-GaN层的有效空穴浓度不高导致的发光效率不高的技术问题。为解决上述技术问题，根据本专利技术提供了一种， 包括步骤 a)向 MOCVD (Metal-organic Chemical Vapor D印osition 金属有机化合物化学气相沉积)反应室里，通入H2，对反应室进行降压，并加热衬底；步骤b)降低反应室的温度，并加入NHjPTMGa，在上述衬底上生长缓冲层；步骤c)升高反应室的温度，并加入NH3和 TMGa，在上述缓冲层上生长UGaN层；以及步骤d)在上述uGaN层上生长掺杂P型GaN层，其中，步骤d)包括在所述UGaN层上执行的以下处理步骤dl)生长掺铟和镁的P型GaN层； 以及步骤业)从上述掺铟和镁的P型GaN层析出铟，形成掺镁P型GaN层。进一步地，重复多次上述步骤dl)和d2)。进一步地，重复10 100次上述步骤dl)和d2)。进一步地，在步骤a)中将上述反应室压力降至100 200mbar，将上述衬底加热到 1000°C 1100°C，高温处理 5min IOmin。进一步地，在步骤b)中将温度降至480°C 5501，在!12气氛下，在上述衬底上生长缓冲层。进一步地，在步骤c)中将温度升高到1000 1100°C，生长不掺杂UGaN层。进一步地，在步骤dl)中将温度降到720 820°C，N2作为载气在uGaN层上生长掺h和Mg的P型GaN层，其中h的摩尔组分含量大于0%且小于20%。进一步地，在步骤d2)中H2作为载气，将温度升高到820 1020°C，保持^iin IOmin0本专利技术具有以下有益效果根据本专利技术的方法，h源的掺入，可提高Mg的掺杂浓度，同时降低Mg的激活能，从而提高空穴浓度。并且，由于h可完全析出，空穴浓度最高可达5.8X1018cm_3。比目前 LED器件中P型GaN层的空穴浓度高出一个数量级。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。 下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中图1是根据本专利技术的流程示意图；图2是本专利技术中外延生长P型GaN层高分辨X射线(002)面曲线图；图3是根据本专利技术的LED芯片的P型GaN层的空穴浓度与Cp2Mg/TMGa摩尔比的关系图；以及图4是根据本专利技术的P型GaN层制得的LED芯片的波长与亮度的对应关系图。 具体实施例方式以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。如图1所示，根据本专利技术的，包括步骤a)M0CVD 反应室里，通入H2，对反应室进行降压，并加热衬底；步骤b)降低反应室的温度，并加入NH3 和TMGa，在上述衬底上生长缓冲层；步骤c)升高反应室的温度，并加入NH3和TMGa，在上述缓冲层上生长UGaN层；以及步骤d)在上述UGaN层上生长掺杂P型GaN层，其中，步骤d) 包括在所述UGaN层上执行的以下处理步骤dl)生长掺铟和镁的P型GaN层；以及步骤d2) 从上述掺铟和镁的P型GaN层析出铟，形成掺镁P型GaN层。In源的掺入，可提高Mg的掺杂浓度，同时降低Mg的激活能，从而提高空穴浓度。并且，由于可完全析出，空穴浓度可大大提高。优选地，重复多次所述步骤dl)和业)。更加优选地，重复10 100次所述步骤 dl)和d2)。可按照需要反复多次上述步骤来达到理想的P型GaN层的空穴浓度。优选地，在步骤a)中将上述反应室压力降至100 200mbar，将上述衬底加热到 1000°C 1100°C，高温处理 5min IOmin。优选地，在步骤b)中将温度降至480°C 550°C，在吐气氛下，在所述衬底上生长缓冲层。优选地，在步骤c)中将温度升高到1000 1100°C，生长不掺杂uGaN层。优选地，在步骤dl)中将温度降到720 820°C，N2作为载气在uGaN层上生长掺 In和Mg的P型GaN层，其中h的摩尔组分含量大于0%且小于20%。优选地，在步骤d2)中H2作为载气，将温度升高到820 1020°C，保持^iin IOmin0以上各项条件均为顺利进行根据本专利技术的方法的优选条件，以下将对此进行详述。本专利技术提供一种提高LED芯片的P-GaN层的空穴浓度的方法，运用MOCVD生长GaN外延层，采用高纯吐或高纯队或吐和队混合气体作为载气，高纯NH3作为N源，金属有机源三甲基镓(TMGa)作为镓源，三甲基铟(TMIn)作为铟源，P型掺杂剂为二茂镁(Cp2Mg),衬底为图型衬底或蓝宝石衬底，反应压力在IOOmbar到800mbar之间。该方法在生长P_GaN:Mg(掺Mg的P型GaN层)时，掺入h源，优化生长条件，获得P-hxGaa_x)N:Mg层，改变反应气氛，高温退火，将h析出，获得P-GaN = Mg层，可有效提高空穴浓度。该方法包括以下步骤1、高温预处理在MOCVD反应室里，通入高纯H2，将反应室压力降至100 200mbar，把衬底加热到1000°C 1100°C，高温处理5min IOmin ；2、生长缓冲层将温度降至480°C 550°C，在吐气氛下，在衬底上生长厚度为 20 40nm的低温缓冲层，NH3流量为5 15升/分钟，TMGa流量为2. 2 X IO"4 4. 4 X IO"4 摩尔/分钟，H2流量为60 100升/分钟，反应室压力为500 750mbar ；3、生长UGaN层将温度升高到1000 1100°C，生长1. 5 4微米的不掺杂uGaN 层，NH3流量为18 36升/分钟，TMGa流量为6. 6 X 10_4 1. 32 X 10_5摩尔/分钟，反应室压力为200 500mbar ；4、生长P-hxGa(1_x)N:Mg层将温度降到720 820°C (T)，切换N2作为载气，N2流量为40 70升/分钟，反应室压力变为300 500mbar，在uGaN层上生长P-hxGa(1_x)N:Mg 层，其中h的摩尔组分含量大于0%且小于20%，Cp2Mg/TMGa摩尔比为10_3 10_2，厚度 2 20nm ；5、P-GaNiMg层切换H2作为载气，H2流量为40 70升/分钟，NH3流量为18 36升/分钟，本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种ＬＥＤ芯片的Ｐ型ＧａＮ层的制备方法，包括：步骤ａ）向ＭＯＣＶＤ反应室里，通入Ｈ２，对所述反应室进行降压，并加热衬底；步骤ｂ）降低所述反应室的温度，并加入ＮＨ３和ＴＭＧａ，在衬底上生长缓冲层；步骤ｃ）升高所述反应室的温度，并加入ＮＨ３和ＴＭＧａ，在所述缓冲层上生长ｕＧａＮ层；以及步骤ｄ）在所述ｕＧａＮ层上生长掺杂Ｐ型ＧａＮ层，其特征在于，步骤ｄ）包括在所述ｕＧａＮ层上执行的以下处理：步骤ｄ１）生长掺Ｉｎ和Ｍｇ的Ｐ型ＧａＮ层；以及步骤ｄ２）从所述掺Ｉｎ和Ｍｇ的Ｐ型ＧａＮ层析出Ｉｎ，形成掺Ｍｇ的Ｐ型ＧａＮ层。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：徐迪，梁智勇，苗振林，
申请(专利权)人：湘能华磊光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：43
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。