GaN基发光二极管的外延片的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种GaN基发光二极管的外延片的制备方法，属于半导体技术领域。所述方法包括：提供一衬底；在该衬底上依次生长缓冲层、未掺杂的GaN层、n型层、多量子阱层和p型层，该多量子阱层为超晶格结构，每个周期包括量子阱层和量子垒层，紧邻p型层的至少2层量子垒层的生长温度高于除了至少2层量子垒层以外的量子垒层的生长温度。本发明专利技术通过使靠近n型层的量子垒层生长温度较低，晶体的质量较差，将应力逐步释放，从而降低压电极化效应，进而有利于靠近p型层的量子垒层的生长，且靠近p型层的量子垒层由于生长温度较高，晶体的质量得到很好的改善，降低了半宽高，进一步提高电子和空穴的复合几率，从而提高GaN基发光二极管的发光效率。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种，属于半导体
。所述方法包括：提供一衬底；在该衬底上依次生长缓冲层、未掺杂的GaN层、n型层、多量子阱层和p型层，该多量子阱层为超晶格结构，每个周期包括量子阱层和量子垒层，紧邻p型层的至少2层量子垒层的生长温度高于除了至少2层量子垒层以外的量子垒层的生长温度。本专利技术通过使靠近n型层的量子垒层生长温度较低，晶体的质量较差，将应力逐步释放，从而降低压电极化效应，进而有利于靠近p型层的量子垒层的生长，且靠近p型层的量子垒层由于生长温度较高，晶体的质量得到很好的改善，降低了半宽高，进一步提高电子和空穴的复合几率，从而提高GaN基发光二极管的发光效率。【专利说明】
本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种。
技术介绍
LED (Lighting Emitting Diode,发光二极管)因其体积小、耗电量低、使用寿命长、亮度高、热量低、环保、耐用等优点，被称为21世纪最有发展前景的绿色照明光源。GaN材料系列是一种理想的短波长发光器件材料，GaN及其合金的带隙复盖了从红色到紫外的光谱范围。同时，GaN材料系列具有低热的产生率和高的击穿电场，有利于器件在大功率条件下工作。因此，GaN材料系列被广泛应用于LED中。现有的GaN基发光二极管的外延片通常包括衬底、以及依次生长在衬底上的缓冲层、N型层、多量子阱层、电子阻挡层和P型层，其中，多量子阱层的结构是InGaN量子阱层和GaN量子垒层，对载流子起限制作用。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:由于GaN量子垒层和InGaN量子阱层之间的晶格失配，使得多量子阱层的压电极化电场的作用较强，InGaN量子阱层和GaN量子垒层的能带弯曲度变大，减弱了对载流子的束缚能力，容易形成漏电流，因此GaN基发光二极管的发光效率较低。
技术实现思路
为了解决现有技术中多量子阱层的压电极化电场作用较强导致的GaN基发光二极管的发光效率较低的问题，本专利技术实施例提供了一种。所述技术方案如下:本专利技术实施例提供了一种，所述方法包括:提供一衬底；在所述衬底上依次生长缓冲层、未掺杂的GaN层、η型层、多量子阱层和P型层，所述多量子阱层为超晶格结构，所述多量子阱层的每个周期包括量子阱层和在量子阱层上生长的量子垒层，紧邻所述P型层的至少2层量子垒层的生长温度高于除了所述至少2层量子垒层以外的量子垒层的生长温度。优选地，从所述η型层一侧开始，所述至少2层量子垒层的生长温度是逐渐升高的或者是保持不变的。优选地，从所述η型层一侧开始，除了所述至少2层量子垒层以外的多层所述量子垒层的生长温度是保持不变的，或者是逐渐升高的，或者是先逐渐升高再保持不变的，或者所述至少2层量子垒层的生长温度是先逐渐升高再逐渐降低的。进一步地，每层所述量子垒层的生长温度先逐渐升高再保持不变再逐渐降低，或者每层所述量子垒层的生长温度先逐渐升高再逐渐降低。进一步地，所述多量子阱层的所有所述量子垒层的生长温度中的最高温度与最低温度的差值为5°C~50°C，所述最低温度为900°C。可选地，所述量子阱层的生长温度大于或等于700°C，且小于900°C。可选地，紧邻所述P型层的量子垒层的生长厚度小于除了紧邻所述P型层的量子垒层以外的量子垒层的生长厚度。进一步地，从所述η型层一侧开始，所述多量子阱层中的所有所述量子垒层的生长厚度逐渐减薄，或者所有所述量子垒层的生长厚度先保持不变再逐渐减薄。优选地,每层所述量子鱼层的厚度为8nm~20nm。可选地,所述量子讲层的生长压力为IOOTorr~500Torr,所述量子鱼层的生长压力高于所述量子阱层的生长压力。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是:通过使量子垒层的生长温度为变化的，紧邻P型层的至少2层量子垒层的温度高于其他量子垒层的温度，这样靠近η型层的量子垒层由于生长温度较低，晶体的质量较差，可以将多量子阱层的应力逐步释放，从而降低压电极化效应，且由于靠近P型层的量子垒层由于生长温度较高，晶体的质量得到很好的改善，降低了半宽高，进一步提高电子和空穴的复合机率，从而提闻GaN基发光二极管的发光效率。【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流程图；图1a-1d是本专利技术实施例一提供的多量子阱层的生长温度的变化的示意图；图1e是图1a提供的多量子阱层的另一种生长温度的变化的示意图；图1f是本专利技术实施例一提供的一种GaN基发光二极管的外延片的结构示意图；图2是本专利技术实施例二提供的多量子阱层的生长温度和生长时间的变化的示意图。【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，参见图1，该方法包括:步骤101:提供一衬底。该衬底包括但不限于蓝宝石衬底。实现时，可以将蓝宝石衬底在MOCVD (Metal-organic Chemical VaporDeposition金属有机化合物化学气相沉淀)反应腔中加热至1060°C,在氢气气氛里对蓝宝石衬底进行退火处理以及氮化处理10分钟，以清洁衬底表面。步骤102:在衬底上依次生长缓冲层、未掺杂的GaN层和η型层。其中，缓冲层可以为氮化镓层、氮化铝层或铝镓氮层等。η型层可以为Si掺杂的GaN层，但不限于Si掺杂。实现时，可以选用硅烷完成η型层中的硅掺杂。该η型层可以为单层结构也可以为多层结构。步骤103:在η型层上生长多量子阱层，该多量子阱层为超晶格结构，该多量子阱层的每个周期包括量子阱层和在量子阱层上生长的量子垒层，紧邻P型层的至少2层量子垒层的生长温度高于除了至少2层量子垒层以外的量子垒层的生长温度。其中，从η型层一侧开始，至少2层量子垒层的生长温度可以逐渐升高，或者至少2层量子垒层的生长温度是也可以保持不变。例如，至少2层量子垒层刚好为2层时，则其生长方式可以是，这2层的温度相同(例如都为930°C)，还可以是从η型层一侧开始，一层为933°C，而另一层的温度为935°C。在本实施例中，量子阱层为InGaN量子阱层。量子阱层的生长温度是保持不变的，且低于量子垒层的生长温度。具体地，量子阱层的生长温度大于等于700°C，且小于900°C。优选的量子阱层的生长温度为850°C。实现时，多量子阱层的所有量子垒层的生长温度中的最高温度与最低温度的差值为5°C~50°C，其中，最低温度可以为900°C。需要说明的是，最低生长温度会受到发光二极管生长的光的类型以及其他的外部生长环境的影响，具体的可以根据实际生长情况做适当的调整。这里的最低温度为生长白光发光二极管。在本实施例中，除了至少2层量子垒层以外的多层量子垒层的生长温度可以是不变的，也可以是变化的，例如，逐渐升高，或者先逐渐升高再逐渐降低，或者先逐渐升高再保持不变。在一种实现方式中，从η型层一侧开始，除了至少2层量子垒层以外的多层量子垒层的生长温度是逐渐升高的，且至少2层量子垒层的生长温度是逐渐升高的。参见本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种GaN基发光二极管的外延片的制备方法，所述方法包括：提供一衬底；在所述衬底上依次生长缓冲层、未掺杂的GaN层、n型层、多量子阱层和p型层，所述多量子阱层为超晶格结构，所述多量子阱层的每个周期包括量子阱层和在量子阱层上生长的量子垒层，其特征在于，紧邻所述p型层的至少2层量子垒层的生长温度高于除了所述至少2层量子垒层以外的量子垒层的生长温度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：武艳萍，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