一种发光二极管外延片及该外延片的生长方法技术

本发明专利技术公开了一种发光二极管外延片及该外延片的生长方法，属于发光二极管领域。外延片包括：衬底、以及依次层叠在衬底上的低温缓冲层、非掺杂GaN层、n型GaN接触层、多量子阱层、以及p型GaN接触层，多量子阱层包括GaN垒层和InxGa1-xN阱层，0<X<1，至少部分GaN垒层与InxGa1-xN阱层之间设有预生长层，预生长层由InN制成或者预生长层为InN层和GaN层构成的超晶格结构，当预生长层为InN层和GaN层构成的超晶格结构时，InxGa1-xN阱层靠近超晶格结构中的GaN层，预生长层的厚度大于0且小于0.3nm。方法包括：提供衬底；在衬底上依次沉积低温缓冲层、非掺杂GaN层、n型GaN接触层、多量子阱层、以及p型GaN接触层。通过预生长层含有的In原子，能够释放由GaN晶格与InN晶格失配带来的应力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及发光二极管领域，特别涉及。
技术介绍
发光二极管(英文:Light Emitting D1de，简称:LED)具有体积小、使用寿命长、颜色丰富多彩和能耗低等特点，被广泛应用于照明、显示屏、信号灯、背光源、玩具等领域。其中，GaN基LED是以GaN为代表的III族氮化物实现ρ、η型掺杂的LED。典型的GaN基LED外延片包括衬底、以及依次层叠在衬底上的η型层、多量子阱层(又称发光层)和ρ型层。现有的多量子讲层一般由InGaN量子讲和GaN量子皇构成。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:InGaN与GaN存在晶格差异大的缺陷，使得InGaN量子阱捕获载流子效率以及正负载流子在InGaN量子阱中分布均受到明显影响，这不利于提升GaN基LED的发光效率。
技术实现思路
为了提升GaN基LED的发光效率，本专利技术实施例提供了。所述技术方案如下:一方面，本专利技术提供了一种发光二极管外延片，所述发光二极管外延片包括衬底、以及依次层叠在所述衬底上的低温缓冲层、非掺杂GaN层、η型GaN接触层、多量子阱层、以及P型GaN接触层，所述多量子阱层包括GaN皇层和InxGai_xN阱层，0〈X〈1，至少部分所述GaN皇层与所述InxGa1J阱层之间设有预生长层，所述预生长层由InN制成、或者所述预生长层为InN层和GaN层构成的超晶格结构，当所述预生长层为InN层和GaN层构成的超晶格结构时，所述InxGahN阱层靠近所述超晶格结构中的GaN层，所述预生长层的厚度大于O且小于0.3nm。可选地，当所述预生长层由InN制成时，所述预生长层的厚度范围为0.005nm?0.2nm0可选地，当所述预生长层为InN层和GaN层构成的超晶格结构时，所述超晶格结构中GaN层为掺In的GaN层。可选地，当所述超晶格结构中GaN层为掺In的GaN层时，所述掺In的GaN层中In浓度为所述InxGahN阱层中In浓度的10%?20%。可选地，任意所述GaN皇层与所述InxGahN阱层之间设有所述预生长层。可选地，所述InxGa1J^讲层的厚度范围为I?2nm，所述GaN皇层的厚度范围为7 ?8nm0另一方面，本专利技术提供了一种发光二极管外延片的生长方法，所述方法适用于生长前述发光二极管外延片，所述方法包括:提供一衬底；在所述衬底上依次沉积低温缓冲层、非掺杂GaN层、η型GaN接触层、多量子阱层、以及P型GaN接触层；其中，所述多量子阱层包括GaN皇层和InxGai_xN阱层，0〈Χ < 1，至少部分所述GaN皇层与所述InxGai_xN阱层之间设有预生长层，所述预生长层由InN制成、或者所述预生长层为InN层和GaN层构成的超晶格结构，当所述预生长层为InN层和GaN层构成的超晶格结构时，所述InxGahN阱层靠近所述超晶格结构中的GaN层，所述预生长层的厚度大于O且小于0.3nm。可选地，所述预生长层的生长温度不低于所述InxGahN阱层的生长温度15°C且不高于所述InxGahN阱层的生长温度20°C。可选地，所述InxGa^xN阱层的生长温度为650_850°C，生长压力为50_300torr。可选地，所述预生长层是在氮气的氛围下生长的。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是:通过在GaN皇层上生长预生长层之后再生长InxGa1J阱层，或者在InxGai_xN阱层上生长预生长层，由于预生长层含有In原子，因此，能够释放由GaN晶格与InN晶格失配带来的应力，避免该应力蓄积到InxGahN阱层，影响InxGai_xN阱层的生长；这样提升了InxGahN阱层的平整性和原子分布的均匀性，最终提高内量子效率，提升GaN基LED的发光效率。并且，经试验表明，当预生长层的厚度大于O且小于0.3nm时，应力释放和LED的电性参数将达到最佳平衡状态，这时，LED的电性参数与未生长预生长层的LED电性参数相当，但是，LED的发光强度会提升1.5%?2%。【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提供的一种发光二极管外延片的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的多量子阱层的结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的一种发光二极管外延片的又一结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的一种发光二极管外延片的生长方法的流程图。【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外延片，参见图1，该发光二极管外延片包括衬底1、以及依次层叠在衬底I上的低温缓冲层2、非掺杂GaN层3、n型GaN接触层4、多量子阱层5、以及ρ型GaN接触层6。该多量子阱层5包括GaN皇层51和InxGa^N阱层52，0〈X〈1。其中，至少部分GaN皇层51与InxGapxN阱层52之间设有预生长层53。该预生长层53由InN制成、或者该预生长层53为InN层53a和GaN层53b构成的超晶格结构。其中，参见图2，当预生长层53为InN层53a和GaN层53b构成的超晶格结构时，InxGa1^xN阱层52靠近超晶格结构中的GaN层53b。该预生长层53的厚度可以大于O且小于0.3nm。作为可选的实施方式，参见图3，该多量子讲层5包括两个GaN皇层51和一个InxGa1^xN讲层52，InxGa1^xN讲层52夹设于两个GaN皇层51之间。其中，至少部分GaN皇层51与InxGahN阱层52之间设有预生长层53，可以是InxGa^N阱层52与该两个GaN皇层51中任意一个GaN皇层51之间设有预生长层53，也可以是InxGai_xN阱层52分别与该两个GaN皇层51之间均设有预生长层53。优选地，任意GaN皇层51与InxGai_xN阱层52之间设有预生长层53。其中，InxGahN阱层52的厚度范围可以为I?2nm。GaN皇层51的厚度范围可以为7?8nm。由于In原子分别与Ga原子和N原子的半径均存在较大差异(In原子半径为144pm，Ga原子半径为126pm，N原子半径为70pm)，假若在GaN皇层51上直接生长InxGahN阱层52，那么将破坏正常的GaN晶格而引入位错缺陷；而In原子、Ga原子和N原子之间的键能较大，InxGa1J阱层52将蓄积较强的应力，这使得InxGa1J阱层52表面粗糙，原子分布不均匀，影响载流子的复合效率，增加有源层对光的吸收，从而降低内量子效率。在GaN垒层51上生长一层预生长层53之后，由于预生长层53含有In原子，因此，预先在InxGai_xN阱层52蓄积的应力提前在预生长层53进行释放，使得在预生长层53上更适宜生长InxGahN阱层52，提升InxGa1J阱层52的平整性和原子分布的均匀性。同理，在InxGai_xN阱层52上生长一层预生长层53，也能释放InxGa^N阱层52蓄积的应力，提升InxGa^N阱层52的平整性和原子分布的均匀性，最终提高内量子效率。并且，预生长层53的厚度越厚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管外延片，所述发光二极管外延片包括衬底、以及依次层叠在所述衬底上的低温缓冲层、非掺杂GaN层、n型GaN接触层、多量子阱层、以及p型GaN接触层，所述多量子阱层包括GaN垒层和InxGa1‑xN阱层，0<X<1，其特征在于，至少部分所述GaN垒层与所述InxGa1‑xN阱层之间设有预生长层，所述预生长层由InN制成、或者所述预生长层为InN层和GaN层构成的超晶格结构，当所述预生长层为InN层和GaN层构成的超晶格结构时，所述InxGa1‑xN阱层靠近所述超晶格结构中的GaN层，所述预生长层的厚度大于0且小于0.3nm。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陆香花，夏立军，胡加辉，魏世祯，
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