本發(fā)明涉及半導(dǎo)體光電器件領(lǐng)域，尤其涉及一種發(fā)光二極管外延片及其制備方法、發(fā)光二極管。

背景技術(shù)：

1、目前gan基發(fā)光二極管一般采用mg摻gan作為p型層，但由于受主雜質(zhì)mg原子的激活能較高，導(dǎo)致空穴激活率低，即使采用1×1020cm-3~5×1020cm-3的摻雜濃度，空穴濃度也只能達(dá)到1017cm-3~1018cm-3。而進(jìn)一步提升mg摻雜濃度會(huì)大幅降低p型層的晶體質(zhì)量，導(dǎo)致p型層吸光增多，發(fā)光效率下降。

2、另一方面，對(duì)于一些含有v型坑的led而言，一般需要采用較厚的p型層來填平，導(dǎo)致吸光較多，而且v型坑也使得p型層晶體質(zhì)量較差，mg更難以激活，因此往往采用更高的mg摻雜濃度，這也降低了發(fā)光效率。

技術(shù)實(shí)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)光二極管外延片及其制備方法，其可提升發(fā)光二極管的發(fā)光效率。

2、本發(fā)明還要解決的技術(shù)問題在于，提供一種發(fā)光二極管，其發(fā)光效率高。

3、為了解決上述問題，本發(fā)明公開了一種發(fā)光二極管外延片，包括襯底，依次層疊于所述襯底上的緩沖層、本征半導(dǎo)體層、n型半導(dǎo)體層、多量子阱層、電子阻擋層和p型半導(dǎo)體層；所述p型半導(dǎo)體層包括依次層疊于所述電子阻擋層上的si3n4層、第一超晶格層和第二超晶格層，所述第一超晶格層包括交替層疊的mg摻alxga1-xn層和mg摻gan層，所述第二超晶格層包括交替層疊的非摻雜gan層和mg摻inyga1-yn層。

4、作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述mg摻alxga1-xn層的摻雜濃度小于所述mg摻gan層的摻雜濃度，所述mg摻gan層的摻雜濃度小于所述mg摻inyga1-yn層的摻雜濃度。

5、作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述mg摻alxga1-xn層的厚度與所述mg摻gan層的厚度之比為1:2~1:5。

6、作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述非摻雜gan層的厚度與所述mg摻inyga1-yn層的厚度之比為1:2~1:10。

7、作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述si3n4層的厚度為1nm~10nm；和/或

8、所述第一超晶格層的周期數(shù)為2~15；和/或

9、所述mg摻alxga1-xn層的厚度為0.5nm~5nm，摻雜濃度為1×1017cm-3~1×1018cm-3，x為0.01~0.2；和/或

10、所述mg摻gan層的厚度為1nm~20nm，摻雜濃度為1×1018cm-3~1×1019cm-3；和/或

11、所述第二超晶格層的周期數(shù)為3~10；和/或

12、所述非摻雜gan層的厚度為0.5nm~3nm；和/或

13、所述mg摻inyga1-yn層的厚度為1nm~10nm，摻雜濃度為1×1019cm-3~1×1021cm-3，y為0.01~0.1。

14、作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述緩沖層為aln層，其厚度為20nm~50nm；和/或

15、所述本征半導(dǎo)體層為本征gan層，其厚度為1μm~5μm；和/或

16、所述n型半導(dǎo)體層為n型gan層，其厚度為1μm~5μm，其si摻雜濃度為5×1018cm-3~5×1019cm-3；和/或

17、所述多量子阱層包括交替層疊的ingan量子阱層和gan量子壘層，所述ingan量子阱層的厚度為3nm~5nm，in組分占比為0.15~0.45，所述gan量子壘層的厚度為8nm~20nm；和/或

18、所述電子阻擋層為alingan層，其al組分占比為0.01~0.1，in組分占比為0.01~0.2，厚度為10nm~50nm。

19、作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述多量子阱層包括交替層疊的ingan量子阱層和gan量子壘層，所述ingan量子阱層的厚度為3nm~5nm，in組分占比為0.3~0.45，所述gan量子壘層的厚度為8nm~20nm；

20、所述發(fā)光二極管外延片還包括應(yīng)力釋放層，其設(shè)于所述n型半導(dǎo)體層與所述多量子阱層之間，所述應(yīng)力釋放層包括交替層疊的ingan層和si摻gan層；所述ingan層中in組分占比為0.05~0.2，厚度為2nm~5nm，所述si摻gan層的厚度為5nm~10nm，摻雜濃度為1×1017cm-3~1×1018cm-3。

21、相應(yīng)的，本發(fā)明還公開了一種發(fā)光二極管外延片的制備方法，用于制備上述的發(fā)光二極管外延片，其包括：

22、提供襯底，在所述襯底上依次生長緩沖層、本征半導(dǎo)體層、n型半導(dǎo)體層、多量子阱層、電子阻擋層和p型半導(dǎo)體層；

23、其中，所述p型半導(dǎo)體層包括依次層疊于所述電子阻擋層上的si3n4層、第一超晶格層和第二超晶格層，所述第一超晶格層包括交替層疊的mg摻alxga1-xn層和mg摻gan層，所述第二超晶格層包括交替層疊的非摻雜gan層和mg摻inyga1-yn層。

24、作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述si3n4層的生長溫度為850℃~1000℃，生長壓力為50torr~500torr；和/或

25、所述mg摻alxga1-xn層的生長溫度為950℃~1050℃，生長壓力為300torr~500torr；和/或

26、所述mg摻gan層的生長溫度900℃~1000℃，生長壓力為50torr~300torr；和/或

27、所述非摻雜gan層的生長溫度為950℃~1100℃，生長壓力為50torr~500torr；和/或

28、所述mg摻inyga1-yn層的生長溫度為800℃~900℃，生長壓力為50torr~300torr。

29、相應(yīng)的，本發(fā)明還公開了一種發(fā)光二極管，其包括上述的發(fā)光二極管外延片。

30、實(shí)施本發(fā)明，具有如下有益效果：

31、1.?本發(fā)明一實(shí)施例中的發(fā)光二極管外延片中，p型半導(dǎo)體層包括次層疊于電子阻擋層上的si3n4層、第一超晶格層和第二超晶格層。其中，si3n4層可減少向后續(xù)層結(jié)構(gòu)延伸的位錯(cuò)。其中，第一超晶格層包括交替層疊的mg摻alxga1-xn層和mg摻gan層，這種結(jié)構(gòu)一者可填平v型坑，使得表面平整，減少漏電通道；二者，通過mg摻alxga1-xn層和mg摻gan層交替生長的方式，可形成微粗糙結(jié)構(gòu)，提升光提取效率，進(jìn)而提升發(fā)光效率。其中，第二超晶格層包括交替層疊的非摻雜gan層和mg摻inyga1-yn層。一者，第二超晶格層利用了mg的記憶效應(yīng)，采用了摻雜/非摻雜的結(jié)構(gòu)，其可在較低摻雜濃度同時(shí)保證較高的空穴濃度，進(jìn)而降低了mg的吸光，提升了發(fā)光效率。二者，in的引入降低了mg的激活能，提升了空穴濃度，提升了電子空穴輻射復(fù)合效率，提升了發(fā)光效率。小結(jié)而言，本實(shí)施例中的發(fā)光二極管外延片可提升空穴濃度和光提取效率，進(jìn)而提升發(fā)光二極管的發(fā)光效率。

32、2.?本發(fā)明一實(shí)施例中的發(fā)光二極管外延片中，第一超晶格層中mg摻alxga1-xn層的摻雜濃度小于mg摻gan層的摻雜濃度，基于這種低摻/高摻結(jié)構(gòu)，可有助于電流在p型半導(dǎo)體層中的均勻分布，弱化電流擁堵效應(yīng)，提升空穴向多量子阱層的注入效率，提升發(fā)光效率。