一种GaN基发光二极管外延片及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种GaN基发光二极管外延片及其制备方法，属于GaN基发光二极管技术领域。所述发光二极管外延片包括：衬底、在所述衬底上顺次沉积的缓冲层、非掺杂GaN层、N型GaN层、低温应力释放层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层、以及P型欧姆接触层，所述多量子阱层包括若干层叠的阱垒层，所述阱垒层包括顺次层叠的InGaN发光阱层、发光阱保护层、以及GaN垒层，靠近所述电子阻挡层的阱垒层中的GaN垒层与所述电子阻挡层接触，所述发光阱保护层包括AlInN层，所述InGaN发光阱层为低温InGaN发光阱层，所述发光阱保护层为中温发光阱保护层，所述GaN垒层为高温GaN垒层。

A GaN-based Light Emitting Diode Epitaxy Sheet and Its Preparation Method

The invention discloses a GaN-based light-emitting diode epitaxy sheet and a preparation method thereof, belonging to the technical field of GaN-based light-emitting diode. The light emitting diode epitaxy sheet comprises a substrate, a buffer layer deposited sequentially on the substrate, an undoped GaN layer, a N-type GaN layer, a low temperature stress release layer, a multi-quantum well layer, an electronic barrier layer, a P-type GaN layer, and a P-type ohmic contact layer. The multi-quantum well layer comprises a number of stacked well barriers, and the well barrier layer comprises an in-order layer InGaN light emitting well layer, a light emitting well guard layer. The protective layer of the luminous trap includes an AlInN layer, the InGaN luminous trap layer is a low temperature InGaN luminous trap layer, the luminous trap protective layer is a medium temperature luminous trap protective layer, and the GaN barrier layer is a high temperature GaN barrier layer.

【技术实现步骤摘要】
一种GaN基发光二极管外延片及其制备方法
本专利技术涉及GaN基发光二极管领域，特别涉及一种GaN基发光二极管外延片及其制备方法。
技术介绍
GaN(氮化镓)基LED(LightEmittingDiode，发光二极管)一般包括外延片和在外延片上制备的电极。外延片通常包括：衬底、以及顺次层叠在衬底上的缓冲层、非掺杂GaN层、N型GaN层、MQW(MultipleQuantumWell，多量子阱)层、电子阻挡层、P型GaN层和欧姆接触层。当有电流通过时，N型GaN层等N型区的电子和P型GaN层等P型区的空穴进入MQW有源区并且复合，发出可见光。MQW层的常规结构为InGaN量子阱/GaN量子垒构成的超晶格结构。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量子阱的生长温度比GaN量子垒的生长温度低100℃左右，一方面，InGaN量子阱与GaN量子垒之间的较大温度差异，使得阱垒之间因为晶体质量差异存在明显的界面，影响载流子快速穿过该界面迁移至量子阱；另一方面，GaN量子垒的生长温度较高，使得InGaN量子阱中的In大量析出，降低了量子阱中In组分的并入质量，而In组分含量的减少，将影响载流子的复合效率。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种GaN基发光二极管外延片及其制备方法，能够提高阱垒之间界面的晶体质量，且减少InGaN量子阱中的In大量析出。所述技术方案如下：第一方面，提供了一种GaN基发光二极管外延片，所述发光二极管外延片包括：衬底、在所述衬底上顺次沉积的缓冲层、非掺杂GaN层、N型GaN层、低温应力释放层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层、以及P型欧姆接触层，所述多量子阱层包括若干层叠的阱垒层，所述阱垒层包括顺次层叠的InGaN发光阱层、发光阱保护层、以及GaN垒层，靠近所述电子阻挡层的阱垒层中的GaN垒层与所述电子阻挡层接触，所述发光阱保护层包括AlInN层，所述InGaN发光阱层为低温InGaN发光阱层，所述发光阱保护层为中温发光阱保护层，所述GaN垒层为高温GaN垒层。可选地，所述AlInN层为Al1-xInxN层，0.1<x<0.5。可选地，所述InGaN发光阱层的厚度为2～4nm，所述AlInN层的厚度为0.5～2nm，所述GaN垒层的厚度为6～12nm。可选地，所述发光阱保护层还包括AlN层，所述AlN层位于所述AlInN层与所述GaN垒层之间，所述AlN层为中温AlN层。可选地，所述AlN层的厚度为0.5～2nm。可选地，所述阱垒层还包括发光阱过渡层，所述InGaN发光阱层位于所述发光阱过渡层和所述发光阱保护层之间，靠近所述低温应力释放层的阱垒层中的发光阱过渡层与所述低温应力释放层接触，所述发光阱过渡层为GaN发光阱过渡层或者AlInN发光阱过渡层。可选地，当所述发光阱过渡层为AlInN发光阱过渡层时，所述发光阱过渡层为Al1-yInyN层，0.1<y<0.5。可选地，所述发光阱过渡层的生长厚度为0.5～2nm。第二方面，提供了一种GaN基发光二极管外延片的制备方法，所述方法包括：提供衬底；在所述衬底上顺次沉积缓冲层、非掺杂GaN层、N型GaN层、低温应力释放层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层、以及P型欧姆接触层；所述多量子阱层包括若干层叠的阱垒层，所述阱垒层包括顺次层叠的InGaN发光阱层、发光阱保护层、以及GaN垒层，靠近所述电子阻挡层的阱垒层中的GaN垒层与所述电子阻挡层接触，所述发光阱保护层包括AlInN层，所述InGaN发光阱层的生长温度低于所述发光阱保护层的生长温度，所述发光阱保护层的生长温度低于所述GaN垒层的生长温度。可选地，所述InGaN发光阱层的生长温度为700℃～800℃，所述AlInN层的生长温度为750℃～850℃，所述GaN垒层的生长温度为850℃～950℃。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过多量子阱层包括若干层叠的阱垒层，阱垒层包括顺次层叠的InGaN发光阱层、发光阱保护层、以及GaN垒层，由于InGaN发光阱层为低温InGaN发光阱层，发光阱保护层为中温发光阱保护层，GaN垒层为高温GaN垒层，即InGaN发光阱层的生长温度低于发光阱保护层的生长温度，发光阱保护层的生长温度低于GaN垒层的生长温度，这样发光阱保护层的生长温度介于InGaN发光阱层与GaN垒层的生长温度之间，在生长过程中，能够从InGaN发光阱层的低温度逐渐过渡到GaN垒层的高温度，又由于发光阱保护层包括AlInN层，AlInN的晶格常数介于InGaN和GaN的晶格常数之间，且AlInN能在较低的生长温度下得到较高的晶体质量，因此，这有利于提高阱垒之间的界面的晶体质量；并且，在发光阱保护层的保护下，能够减少或者避免InGaN量子阱中的In被析出，提高了量子阱中In组分的并入含量，提高载流子的复合效率。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GaN基发光二极管外延片的制备方法的流程图；图2是本专利技术实施例提供的一种GaN基发光二极管外延片的制备方法的流程图；图3是本专利技术实施例提供的一种GaN基发光二极管外延片的结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的第一种结构的阱垒层的结构示意图；图5是本专利技术实施例提供的第二种结构的阱垒层的结构示意图。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。图1示出了本专利技术实施例提供的一种GaN基发光二极管外延片的制备方法。参见图1，该方法流程包括如下步骤。步骤101、提供衬底。步骤102、在衬底上顺次沉积缓冲层、非掺杂GaN层、N型GaN层、低温应力释放层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层、以及P型欧姆接触层。其中，多量子阱层包括若干层叠的阱垒层。阱垒层包括顺次层叠的InGaN发光阱层、发光阱保护层、以及GaN垒层。靠近电子阻挡层的阱垒层中的GaN垒层与电子阻挡层接触。发光阱保护层包括AlInN层。InGaN发光阱层的生长温度低于发光阱保护层的生长温度，发光阱保护层的生长温度低于GaN垒层的生长温度。本专利技术实施例通过多量子阱层包括若干层叠的阱垒层，阱垒层包括顺次层叠的InGaN发光阱层、发光阱保护层、以及GaN垒层，由于InGaN发光阱层的生长温度低于发光阱保护层的生长温度，发光阱保护层的生长温度低于GaN垒层的生长温度，这样发光阱保护层的生长温度介于InGaN发光阱层与GaN垒层的生长温度之间，在生长过程中，能够从InGaN发光阱层的低温度逐渐过渡到GaN垒层的高温度，又由于发光阱保护层包括AlInN层，AlInN的晶格常数介于InGaN和GaN的晶格常数之间，且AlInN能在较低的生长温度下得到较高的晶体质量，因此，这有利于提高阱垒之间的界面的晶体质量；并且，在发光阱保护层的保护下，能够减少或者避免InGaN量子阱中的In被析出，提高了量子阱中In组分的并入含量，提高载流子的复合效率。图2示出了本专利技术实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种GaN基发光二极管外延片，其特征在于，所述发光二极管外延片包括：衬底、在所述衬底上顺次沉积的缓冲层、非掺杂GaN层、N型GaN层、低温应力释放层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层、以及P型欧姆接触层，所述多量子阱层包括若干层叠的阱垒层，所述阱垒层包括顺次层叠的InGaN发光阱层、发光阱保护层、以及GaN垒层，靠近所述电子阻挡层的阱垒层中的GaN垒层与所述电子阻挡层接触，所述发光阱保护层包括AlInN层，所述InGaN发光阱层为低温InGaN发光阱层，所述发光阱保护层为中温发光阱保护层，所述GaN垒层为高温GaN垒层。

【技术特征摘要】
1.一种GaN基发光二极管外延片，其特征在于，所述发光二极管外延片包括：衬底、在所述衬底上顺次沉积的缓冲层、非掺杂GaN层、N型GaN层、低温应力释放层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层、以及P型欧姆接触层，所述多量子阱层包括若干层叠的阱垒层，所述阱垒层包括顺次层叠的InGaN发光阱层、发光阱保护层、以及GaN垒层，靠近所述电子阻挡层的阱垒层中的GaN垒层与所述电子阻挡层接触，所述发光阱保护层包括AlInN层，所述InGaN发光阱层为低温InGaN发光阱层，所述发光阱保护层为中温发光阱保护层，所述GaN垒层为高温GaN垒层。2.根据权利要求1所述的外延片，其特征在于，所述AlInN层为Al1-xInxN层，0.1<x<0.5。3.根据权利要求2所述的外延片，其特征在于，所述InGaN发光阱层的厚度为2～4nm，所述AlInN层的厚度为0.5～2nm，所述GaN垒层的厚度为6～12nm。4.根据权利要求1所述的外延片，其特征在于，所述发光阱保护层还包括AlN层，所述AlN层位于所述AlInN层与所述GaN垒层之间，所述AlN层为中温AlN层。5.根据权利要求4所述的外延片，其特征在于，所述AlN层的厚度为0.5～2nm。6.根据权利要求1所述的外延片，其特征在于，所述阱垒层还包括发光阱过渡层，所述InGaN发光阱层位于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志刚，刘春杨，董彬忠，胡加辉，李鹏，
申请(专利权)人：华灿光电浙江有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33