本發(fā)明涉及光電，尤其涉及一種發(fā)光二極管外延片及其制備方法、led。

背景技術(shù)：

1、隨著發(fā)光二極管各方面性能的提升，發(fā)光二極管已逐步取代了白熾燈作為新一代照明產(chǎn)品，并且在智能照明、建筑照明、通訊、安防等方面都有廣泛的應(yīng)用。以多量子阱結(jié)構(gòu)為主要發(fā)光層的gan基發(fā)光二極管具有很高的輻射復(fù)合效率，成為近年來半導(dǎo)體領(lǐng)域的核心技術(shù)。其生長方式主要以兩種不同禁帶寬度的材料ingan/gan周期交替生長而成，ingan的禁帶寬度相比gan更小，電子由n型半導(dǎo)體至p型半導(dǎo)體傳輸過程中，更容易限制在禁帶寬度小的量子阱層中與空穴發(fā)生輻射復(fù)合。因此，ingan/gan多量子阱結(jié)構(gòu)起到限制載流子提升輻射復(fù)合效率的作用。但由于ingan和gan晶格常數(shù)匹配性較差，產(chǎn)生較大的應(yīng)變極化電場，導(dǎo)致能帶傾斜嚴(yán)重，溢流現(xiàn)象嚴(yán)重加劇光效衰減。

2、為了減少晶格失配帶來的壓電極化效應(yīng)，有效釋放量子阱區(qū)的應(yīng)力，通常在量子阱層之前先生長一段低in組分的ingan/gan量子阱準(zhǔn)備層，或ingan/gan超晶格準(zhǔn)備層。單純的ingan/gan量子阱準(zhǔn)備層或者ingan/gan超晶格準(zhǔn)備層受底層缺陷延伸或者生長溫度不匹配等的因素，導(dǎo)致in偏析現(xiàn)象嚴(yán)重，晶體質(zhì)量變差；同時不平整的應(yīng)力釋放層使后續(xù)生長的量子阱層晶體質(zhì)量變差，缺陷貫穿至多量子阱層，增加了多量子阱層非輻射復(fù)合幾率，最終導(dǎo)致內(nèi)量子效率下降。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種發(fā)光二極管外延片，其提升二極管的發(fā)光效率，降低正反向漏電現(xiàn)象。

2、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題還在于，提供一種發(fā)光二極管外延片的制備方法，其工藝簡單，能夠穩(wěn)定制得發(fā)光效率良好的發(fā)光二極管外延片。

3、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種發(fā)光二極管外延片，包括襯底，所述襯底上依次設(shè)有緩沖層、非摻雜gan層、n型gan層、應(yīng)力釋放層、多量子阱發(fā)光層、電子阻擋層、p型gan層；

4、所述應(yīng)力釋放層包括依次層疊的inxga1-xn/gan超晶格層、高摻雜的n型gan層、多量子阱結(jié)構(gòu)層和不摻雜的alzga1-zn層，所述多量子阱結(jié)構(gòu)層包括交替層疊的inyga1-yn層和第一gan層，其中，x的取值范圍在0.01～0.2，y的取值范圍在0.1～0.5，z的取值范圍在0.01～0.2。

5、在一些實施方式中，所述應(yīng)力釋放層的厚度為100nm～800nm。

6、在一些實施方式中，所述inxga1-xn/gan超晶格層的厚度：高摻雜的n型gan層的厚度：多量子阱結(jié)構(gòu)層的厚度：不摻雜的alzga1-zn層的厚度＝(4～6)：1：(2～4)：1。

7、在一些實施方式中，所述inxga1-xn/gan超晶格層包括交替層疊的inxga1-xn層和第二gan層，周期數(shù)為10～50。

8、在一些實施方式中，所述inxga1-xn層和第二gan層的厚度差不超過5nm。

9、在一些實施方式中，所述多量子阱結(jié)構(gòu)層包括交替層疊的inyga1-yn層和第一gan層，周期數(shù)為2～10。

10、在一些實施方式中，所述第一gan層為n型摻雜的gan層，其n型摻雜劑的摻雜濃度為1×1017atoms/cm3～1×1018atoms/cm3；

11、所述inyga1-yn層的厚度：所述第一gan層的厚度＝1：(3～6)。

12、在一些實施方式中，所述高摻雜的n型gan層的n型摻雜劑的摻雜濃度為1×1018atoms/cm3～1×1019atoms/cm3。

13、為解決上述問題，本發(fā)明還提供了一種發(fā)光二極管外延片的制備方法，包括以下步驟：

14、s1、提供襯底；

15、s2、在所述襯底上依次沉積緩沖層、非摻雜gan層、n型gan層、應(yīng)力釋放層、多量子阱發(fā)光層、電子阻擋層、p型gan層；

16、所述應(yīng)力釋放層包括依次層疊的inxga1-xn/gan超晶格層、高摻雜的n型gan層、多量子阱結(jié)構(gòu)層和不摻雜的alzga1-zn層，所述多量子阱結(jié)構(gòu)層包括交替層疊的inyga1-yn層和第一gan層，其中，x的取值范圍在0.01～0.2，y的取值范圍在0.1～0.5，z的取值范圍在0.01～0.2。

17、相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種led，所述led包括如上文所述的發(fā)光二極管外延片，或者包括由上文所述的發(fā)光二極管外延片的制備方法所制得的發(fā)光二極管外延片。

18、實施本發(fā)明，具有如下有益效果：

19、本發(fā)明提供的發(fā)光二極管外延片中，應(yīng)力釋放層中包括超晶格結(jié)構(gòu)和多量子阱結(jié)構(gòu)，可以有效避免底層缺陷延伸晶體質(zhì)量變差的問題，或者生長溫度不匹配等的因素導(dǎo)致in偏析現(xiàn)象嚴(yán)重的問題。具體地，inxga1-xn/gan超晶格層由于其in組分含量偏低，其晶體質(zhì)量相較于多量子阱更好，并且有效抑制了后續(xù)多量子阱層的in偏析現(xiàn)象，為多量子阱層提供了一個晶體質(zhì)量較好的生長基板。所述多量子阱結(jié)構(gòu)層包括交替層疊的inyga1-yn層和第一gan層，一方面可以為外延結(jié)構(gòu)開出v型缺陷提供有利條件，能夠增加空穴從v型缺陷側(cè)壁注入效率；另一方面，所述多量子阱結(jié)構(gòu)層與多量子阱發(fā)光層結(jié)構(gòu)類似，可以釋放多量子阱發(fā)光層的壓應(yīng)力，減少應(yīng)力極化導(dǎo)致的能帶傾斜，增加電子空穴重疊幾率，提升光效。

20、本發(fā)明在所述inxga1-xn/gan超晶格層后插入高摻雜的n型gan層作為極化調(diào)變層，在多量子阱結(jié)構(gòu)層后插入不摻雜的alzga1-zn層作為缺陷屏蔽層。其中，高摻雜的n型gan層的n型摻雜濃度高于所述多量子阱結(jié)構(gòu)層的n型摻雜濃度，使其內(nèi)建電場強(qiáng)度充分抵消壓電極化導(dǎo)致的qcse效應(yīng)，并且有效的消除了inxga1-xn/gan超晶格層與多量子阱結(jié)構(gòu)層的異質(zhì)結(jié)勢壘，降低工作電壓。

21、另外，高摻雜的n型gan層沿著v型側(cè)壁生長時靠近v型坑底部的位置厚度較v型側(cè)壁更厚，在v型坑底部的勢能高于側(cè)壁勢能，空穴更容易從靠近p側(cè)的v型開口處注入至發(fā)光阱區(qū)域，提升發(fā)光效率。

22、并且，不摻雜的alzga1-zn層中，al原子由于晶格常數(shù)小，遷移率低，能夠充分填充多量子阱發(fā)光層受晶格失配導(dǎo)致的深能級缺陷，降低順向漏電率，提升開啟電壓。同時，不摻雜的alzga1-zn層能夠有效阻擋n側(cè)電子過沖到多量子阱發(fā)光層導(dǎo)致載流子的分布不均勻發(fā)生俄歇復(fù)合。

技術(shù)特征：

1.一種發(fā)光二極管外延片，其特征在于，包括襯底，所述襯底上依次設(shè)有緩沖層、非摻雜gan層、n型gan層、應(yīng)力釋放層、多量子阱發(fā)光層、電子阻擋層、p型gan層；

2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管外延片，其特征在于，所述應(yīng)力釋放層的厚度為100nm～800nm。

3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管外延片，其特征在于，所述inxga1-xn/gan超晶格層的厚度：高摻雜的n型gan層的厚度：多量子阱結(jié)構(gòu)層的厚度：不摻雜的alzga1-zn層的厚度＝(4～6)：1：(2～4)：1。

4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管外延片，其特征在于，所述inxga1-xn/gan超晶格層包括交替層疊的inxga1-xn層和第二gan層，周期數(shù)為10～50。

5.如權(quán)利要求4所述的發(fā)光二極管外延片，其特征在于，所述inxga1-xn層和第二gan層的厚度差不超過5nm。

6.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管外延片，其特征在于，所述多量子阱結(jié)構(gòu)層包括交替層疊的inyga1-yn層和第一gan層，周期數(shù)為2～10。

7.如權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管外延片，其特征在于，所述第一gan層為n型摻雜的gan層，其n型摻雜劑的摻雜濃度為1×1017atoms/cm3～1×1018atoms/cm3；

8.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管外延片，其特征在于，所述高摻雜的n型gan層的n型摻雜劑的摻雜濃度為1×1018atoms/cm3～1×1019atoms/cm3。

9.一種如權(quán)利要求1～8任一項所述的發(fā)光二極管外延片的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

10.一種led，其特征在于，所述led包括如權(quán)利要求1～8任一項所述的發(fā)光二極管外延片或者包括由權(quán)利要求9所述的發(fā)光二極管外延片的制備方法所制得的發(fā)光二極管外延片。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及光電技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種發(fā)光二極管外延片及其制備方法、LED，所述發(fā)光二極管外延片包括襯底，所述襯底上依次設(shè)有緩沖層、非摻雜GaN層、N型GaN層、應(yīng)力釋放層、多量子阱發(fā)光層、電子阻擋層、P型GaN層；所述應(yīng)力釋放層包括依次層疊的In<subgt;x</subgt;Ga<subgt;1?x</subgt;N/GaN超晶格層、高摻雜的N型GaN層、多量子阱結(jié)構(gòu)層和不摻雜的Al<subgt;z</subgt;Ga<subgt;1?z</subgt;N層，所述多量子阱結(jié)構(gòu)層包括交替層疊的In<subgt;y</subgt;Ga<subgt;1?y</subgt;N層和第一GaN層，其中，x的取值范圍在0.01～0.2，y的取值范圍在0.1～0.5，z的取值范圍在0.01～0.2。本發(fā)明提供的發(fā)光二極管外延片提升二極管的發(fā)光效率，降低正反向漏電現(xiàn)象。

技術(shù)研發(fā)人員：高虹,鄭文杰,舒俊,張彩霞,劉春楊,胡加輝,金從龍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江西兆馳半導(dǎo)體有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2