本发明专利技术涉及一种氮化镓基发光二极管外延生长方法，包括以下步骤：将衬底进行退火，然后进行氮化处理；降温生长低温GaN缓冲层；升高衬底的温度，对所述低温GaN缓冲层原位进行热退火处理，外延生长高温GaN缓冲层；然后生长一层掺杂浓度稳定的N型GaN层；生长浅量子阱；生长发光层多量子阱；以N2作为载气生长P型GaN层；生长P型AlGaN层；生长P型GaN层；生长P接触层；降低反应室的温度，退火，再降至室温。本发明专利技术提供的方法在P型AlGaN层之后高压生长P型GaN层，高压生长条件可以减少外延沉积过程中产生的碳，减小黄带，能够获得高质量的晶体，从而获得高质量的LED器件，提高器件发光效率和工作寿命。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于氮化镓系材料制备
，具体涉及一种。
技术介绍
P型氮化镓晶体质量影响着器件的工作寿命及发光效率，P型氮化镓材料晶体质量不高，影响发光器件的质量及寿命，会对发光二极管产生严重影响，只有获得较好晶体质量的P型氮化镓基材料，才能获得高质量及较高寿命氮化镓系发光二极管。一般生长P型氮化镓时，难以获得高晶体质量的P型氮化镓层。
技术实现思路
针对现有技术制作的GaN基发光二极管中P型氮化镓层晶体质量不够好导致LED器件的发光效率及工作寿命衰减的问题，本专利技术提供了一种。本专利技术在P型铝镓氮层(P型AlGaN层)之后高压生长P型氮化镓层(P型GaN层)，高压生长条件可以减少外延沉积过程中产生的碳，减小黄带，能够获得高质量的晶体，从而获得高质量的LED器件，提高器件发光效率和工作寿命。本专利技术通过以下技术方案实现 一种，包括以下步骤 步骤一，将衬底I在氢气气氛里进行退火，清洁衬底表面，温度控制在1030-120(TC之间，然后进行氮化处理； 步骤二，将温度下降到500-650°C之间，生长20-30 nm厚的低温GaN缓冲层2，生长压力控制在300-760 Torr之间，V / III摩尔比在500-3200之间； 步骤三，所述低温GaN缓冲层2生长结束后，停止通入TMGa，将所述衬底I的温度升高至900-1200°C之间，对所述低温GaN缓冲层2原位进行热退火处理，退火时间在5_30min之间，退火之后，将温度调节至1000-1200°C之间，外延生长厚度为O. 5-2Mm间的不掺杂高温GaN缓冲层3，生长压力在100-500 Torr之间，V / III摩尔比在300-3000之间； 步骤四，所述高温GaN缓冲层3生长结束后，生长一层掺杂浓度稳定的N型GaN层4，厚度在I. 2-4. 2Mm，生长温度在1000-1200°C之间，压力在100-600 Torr之间，V /III摩尔比在300-3000之间； 步骤五，所述N型GaN层4生长结束后，生长浅量子阱5，所述浅量子阱5由2_10个周期的InxGai_xN(0. 04<x<0. 4)/GaN多量子阱组成，所述浅量子阱的厚度在2_5nm之间，生长温度在700-900°C之间，压力在100-600 Torr之间，V / III摩尔比在300-5000之间； 步骤六，所述浅量子阱5生长结束后，生长发光层多量子阱6，所述发光层多量子阱6由3-15个周期的InyGahNOKyUVGaN多量子阱组成，所述发光层多量子阱6中In的摩尔组分含量在10%-50%之间保持不变，所述发光层多量子阱6的厚度在2-5nm之间，生长温度在720-820°C之间，压力在100-500 Torr之间，V / III摩尔比在300-5000之间；垒层厚度不变，厚度在10-15nm之间，生长温度在820-920°C之间，压力在100-500 Torr之间，V /III摩尔比在300-5000之间； 步骤七，所述发光层多量子阱6生长结束后，以N2作为载气生长厚度IO-IOOnm之间的P型GaN层7，生长温度在700-850°C之间，生长时间在5_35min之间，压力在100-500 Torr之间，V / III摩尔比在300-5000之间； 步骤八，所述P型GaN层7生长结束后，生长厚度10-50nm之间的P型AlGaN层8，生长温度在900-1100°C之间，生长时间在5-15min之间，压力在50-500 Torr之间，V / III摩尔比在1000-20000之间； 步骤九，所述P型AlGaN层8生长结束后，生长厚度100_800nm之间的P型GaN层9，生 长温度在850-950°C之间，生长时间在5-30min之间，压力在250-550 Torr之间，V / III摩尔比在300-5000之间； 步骤十，所述P型GaN层9生长结束后，生长厚度5-20nm之间的P型接触层10，生长温度在850-1050°C之间，生长时间在I-IOmin之间，压力在100-500 Torr之间，V / III摩尔比在1000-20000之间； 步骤i^一，将反应室的温度降至650-800 °C之间，采用纯氮气氛围进行退火处理2-15min,随后降至室温，即得。 优选的，所述衬底I的材料为蓝宝石、GaN单晶、单晶硅或碳化硅单晶，以适合GaN及其半导体外延材料生长的材料。优选的，在所述步骤八中，所述P型AlGaN层8的Al的摩尔组分含量控制在10%-30% 之间。优选的，在所述步骤九中，在生长所述P型GaN层9的过程中，三甲基镓的摩尔流量为4. 63 X KT4至I. 40 X 10。摩尔每分钟，二茂镁的摩尔流量为8. I X 1(Γ4至3. 36 X 10。摩尔每分钟，氨气的流量为20至80升每分钟。本专利技术的优点在于本专利技术在P型AlGaN层之后高压生长P型GaN层，高压生长条件可以减少外延沉积过程中产生的碳，减小黄带，能够获得高质量的晶体，从而获得高质量的LED器件，提高器件发光效率和工作寿命，而且本专利技术具有步骤简单、操作方便的特点。附图说明图I是利用本专利技术制备的LED外延结构的结构示意图。具体实施例方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。本专利技术的实施例利用Vecco MOCVD系统实施。如图I所示的LED外延结构，从下向上的顺序依次包括衬底I、低温GaN缓冲层2、高温GaN缓冲层3、N型GaN层4、浅量子阱5、发光层多量子阱6、P型GaN层7、P型AlGaN层8、P型GaN层9、P型接触层10。其制备方法如下 一种，包括以下步骤 步骤一，将衬底I在氢气气氛里进行退火，清洁衬底表面，温度控制在1030-120(TC之间，然后进行氮化处理，衬底I的材料为蓝宝石、GaN单晶、单晶硅或碳化硅单晶，以适合GaN及其半导体外延材料生长的材料； 步骤二，将温度下降到500-650°C之间，生长20-30 nm厚的低温GaN缓冲层2，生长压力控制在300-760 Torr之间，V / III摩尔比在500-3200之间； 步骤三，所述低温GaN缓冲层2生长结束后，停止通入TMGa，将所述衬底I的温度升高 至900-1200°C之间，对所述低温GaN缓冲层2原位进行热退火处理，退火时间在5_30min之间，退火之后，将温度调节至1000-1200°C之间，外延生长厚度为O. 5-2Mm间的不掺杂高温GaN缓冲层3，生长压力在100-500 Torr之间，V / III摩尔比在300-3000之间； 步骤四，所述高温GaN缓冲层3生长结束后，生长一层掺杂浓度稳定的N型GaN层4，厚度在I. 2-4. 2Mm，生长温度在1000-1200°C之间，压力在100-600 Torr之间，V /III摩尔比在300-3000之间； 步骤五，所述N型GaN层4生长结束后，生长浅量子阱5，所述浅量子阱5由2_10个周期的InxGai_xN(0. 04<x本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种氮化镓基发光二极管外延生长方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，将衬底（1）在氢气气氛里进行退火，清洁衬底表面，温度控制在1030？1200℃之间，然后进行氮化处理；步骤二，将温度下降到500？650℃之间，生长20？30？nm厚的低温GaN缓冲层（2），生长压力控制在300？760？Torr之间，Ⅴ？/Ⅲ摩尔比在500？3200之间；步骤三，所述低温GaN缓冲层（2）生长结束后，停止通入TMGa，将所述衬底（1）的温度升高至900？1200℃之间，对所述低温GaN缓冲层（2）原位进行热退火处理，退火时间在5？30min之间，退火之后，将温度调节至1000？1200℃之间，外延生长厚度为0.5？2μm间的不掺杂高温GaN缓冲层（3），生长压力在100？500？Torr之间，Ⅴ？/Ⅲ摩尔比在300？3000之间；步骤四，所述高温GaN缓冲层（3）生长结束后，生长一层掺杂浓度稳定的N型GaN层（4），厚度在1.2？4.2μm，生长温度在1000？1200℃之间，压力在100？600？Torr之间，Ⅴ？/Ⅲ摩尔比在300？3000之间；步骤五，所述N型GaN层（4）生长结束后，生长浅量子阱（5），所述浅量子阱（5）由2？10个周期的InxGa1？XN(0.04...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郭丽彬，
申请(专利权)人：合肥彩虹蓝光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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