一种发光二极管的外延片及其制作方法技术

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，属于半导体
。该外延片包括衬底、生长在衬底上的低温缓冲层、非掺杂的氮化镓层、N型氮化镓层、多量子阱层和P型氮化镓层，从N型氮化镓层一侧开始的至少一个量子垒层采用AlxGa1-xN生长，0<x<0.3，从P型氮化镓层一侧开始的至少一个量子垒层采用InzGa1-zN生长，0<z<0.15，P型氮化镓层直接生长在多量子阱层上。本专利技术通过使靠近N型氮化镓层的量子垒层势垒较高，靠近P型氮化镓层的量子垒层势垒较低，在减小电子的溢流现象的同时可提高空穴的注入效率，使得更多的电子和空穴进入量子阱层中复合，从而提高发光二极管内量子效率。【专利说明】
本专利技术涉及半导体
，特别涉及。
技术介绍
GaN (氮化镓)是第三代宽禁带半导体材料的典型代表，其优异的高热导率、耐高温、耐酸碱、高硬度等特性，使其被广泛地应用于制作蓝、绿、紫外发光二极管。GaN基发光二极管通常包括外延片和设于外延片上的电极。现有的一种GaN基半导体发光外延片，其包括衬底、以及依次生长在衬底上的N型层、多量子阱层、电子阻挡层和P型层，其中，多量子阱的结构是InGaN/GaN，其对载流子起限制作用，当正向电流通过时，N型层中的电子和P型层中的空穴被限制在量子阱层中发光。电子阻挡层可以降低电子的溢流现象，从而提高载流子的注入效率，进而提高发光二极管的亮度。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术至少存在以下问题:电子阻挡层在阻挡电子溢流的同时，也阻挡了空穴向量子阱中注入，导致发光二极管的内量子效率仍然较低，进而导致发光二极管的亮度的提高程度有限。
技术实现思路
为了解决现有技术的问题，本专利技术实施例提供了。所述技术方案如下:—方面，本专利技术实施例提供了一种发光二极管的外延片，所述外延片包括衬底、生长在所述衬底上的低温缓冲层、非掺杂的氮化镓层、N型氮化镓层、多量子阱层和P型氮化镓层，所述多量子阱层为超晶格结构，所述超晶格结构包括交替生长的量子阱层和量子垒层，从所述N型氮化镓层一侧开始的至少一个量子垒层采用AlxGahN生长，0〈x〈0.3，从所述P型氮化镓层一侧开始的至少一个量子鱼层采用InzGa1=N生长，0〈z〈0.15,所述P型氮化镓层直接生长在所述多量子阱层上。优选地，从所述N型氮化镓层一侧开始的至少两个量子垒层采用AlxGa1J生长，从所述N型氮化镓层一侧开始的至少两个量子垒层中的Al组分含量固定不变或逐层升高或逐层降低。优选地，从所述P型氮化镓层一侧开始的至少两个量子垒层采用InzGa1=N生长，从所述P型氮化镓层一侧开始的至少两个量子垒层中的In组分含量固定不变或逐层升高或逐层降低。优选地，所述多量子阱层的中间量子垒层的势垒高度大于或等于所述从所述P型氮化镓层一侧开始的至少一个量子垒层的势垒高度，所述中间量子垒层的势垒高度小于或等于所述从所述N型氮化镓层一侧开始的至少一个量子垒层的势垒高度，所述中间量子垒层为，除了所述从所述N型氮化镓层一侧开始的至少一个量子垒层和所述从所述P型氮化镓层一侧开始的至少一个量子垒层以外的量子垒层。进一步地，所述中间量子垒层为AlxGahN层、InzGa1=N层或GaN层。优选地，所述多量子阱层的各量子阱层的厚度分别为2_3nm，各量子垒层的厚度分别为 10-20nm。进一步地，所述多量子阱层中的各量子垒层的厚度相等或不相等。优选地，所述量子阱层为InGaN层，且所述从所述量子垒层中In的组分含量小于各个量子阱层中In的组分含量。可选地，所述多量子阱层中的各量子垒层有硅掺杂。另一方面，本专利技术实施例提供了一种发光二极管的外延片的制作方法，所述方法包括:提供一衬底；在所述衬底上生长低温缓冲层、非掺杂的氮化镓层、N型氮化镓层、多量子阱层和P型氮化镓层，所述多量子阱层为超晶格结构，所述超晶格结构包括交替生长的量子阱层和量子鱼层，从所述N型氮化镓层一侧开始的至少一个量子鱼层采用AlxGa1J^生长，0〈x〈0.3,从所述P型氮化镓层一侧开始的至少一个量子鱼层采用InzGa1=N生长，0〈z〈0.15,所述P型氮化镓层直接生长在所述多量子阱层上。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是:通过将靠近N型氮化镓层的多量子阱层中至少一个量子垒层采用AlxGahN生长，提高了该量子垒层的势垒高度，使电子减速，进而减少电子溢流。将靠近P型氮化镓层的多量子阱层中至少一个量子垒层采用InzGahN生长，从而降低了对空穴的阻挡作用，提高了空穴的注入效率，最终使得有更多的电子和空穴被限制在量子阱中复合发光，从而提高了发光二极管的内量子效率。【专利附图】【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例一提供的一种发光二极管的外延片的结构示意图；图1a是图1所示外延片中一种多量子阱层的部分能带结构示意图；图1b是图1所示外延片中另一种多量子阱层的部分能带结构示意图；图2是本专利技术实施例二提供的一种发光二极管的外延片的结构示意图；图3是本专利技术实施例三提供的一种发光二极管的外延片的制作方法的流程图；图3a是实施例三提供的一种多量子阱层的生长结构示意图。【具体实施方式】为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。实施例一本专利技术实施例提供了一种发光二极管的外延片，参见图1，该外延片包括衬底1、生长在衬底I上的低温缓冲层2、非掺杂的氮化镓层3、N型氮化镓层4、多量子阱层5和P型氮化镓层6，多量子阱层5为超晶格结构，该超晶格结构包括量子阱层51和量子垒层52(见图1a和lb)，量子阱层51和量子垒层52交替生长，其中，从N型氮化镓层一侧开始的至少一个量子鱼层52a采用AlxGa1J^生长，0〈x〈0.3,从P型氮化镓层一侧开始的至少一个量子垒层52b采用InzGa1=N生长，0<z<0.15，并且P型氮化镓层6直接生长在多量子阱层5上。优选地，多量子阱层的周期数为5-15，但是并不以此为限，可以根据实际需要设置。量子垒层52a优选为两个或者三个，量子垒层52b优选为一个或者两个。进一步地，当量子垒层52a(采用AlxGai_xN生长)为至少两个时，至少两个量子垒层52a中的Al组分含量可以固定不变或逐层升高或逐层降低；当量子垒层52b(采用InzGa1=N生长)为至少两个时，至少两个量子垒层52b中的In组分含量可以固定不变或逐层升高或逐层降低。其中，含量固定不变即沿从N型氮化镓层4至P型氮化镓层6的方向X和Z的值不发生变化；含 量逐层升高或逐层降低即沿从N型氮化镓层4至P型氮化镓层6的方向X和Z的值逐层增大或逐层减小。在本实施例中，多量子讲层5还包括中间量子鱼层52c,中间量子鱼层52c的势鱼高度大于或等于量子垒层52b的势垒高度，中间量子垒层52c的势垒高度小于或等于量子垒层52a的势垒高度，中间量子垒层52c为，除了从N型氮化镓层一侧开始的至少一个量子垒层52a和从P型氮化镓层一侧开始的至少一个量子垒本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管的外延片，所述外延片包括衬底、生长在所述衬底上的低温缓冲层、非掺杂的氮化镓层、N型氮化镓层、多量子阱层和P型氮化镓层，所述多量子阱层为超晶格结构，所述超晶格结构包括交替生长的量子阱层和量子垒层，其特征在于，从所述N型氮化镓层一侧开始的至少一个量子垒层采用AlxGa1‑xN生长，0

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘华容，魏世祯，谢文明，
申请(专利权)人：华灿光电苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32