发光二极管外延片及其制备方法、LED技术

本发明专利技术公开了一种发光二极管外延片及其制备方法、LED，所述发光二极管外延片包括衬底及依次层叠于所述衬底上的缓冲层、N型GaN层、多量子阱层、调控层、P型GaN层；所述调控层包括依次层叠在所述多量子阱层上的AlN层、Al

【技术实现步骤摘要】
发光二极管外延片及其制备方法、LED


[0001]本专利技术涉及光电
，尤其涉及一种发光二极管外延片及其制备方法、LED。

技术介绍

[0002]近年来，以GaN为代表的III族氮化物半导体材料，以其优越的光电特性，成为全世界研究的热点。GaN基高亮度LED中N型GaN的生长、量子阱结构的设计、P型GaN载流子浓度的高低对其光电性能有着重要影响。外延生长的P型GaN通常表现出高阻特性，其中的载流子浓度较低，不利于金属与P型GaN之间形成欧姆接触，因此限制了GaN的应用。
[0003]由于GaN基材料固有的极化效应，产生的斯塔克效应会导致多量子阱中能带弯曲，减少了波函数的重合，从而减少了空穴与电子的有效复合效率，同时随着Al组分增加势垒高度增加带来晶格失配增大和晶格缺陷增加，而且由于电子阻挡层在一方面阻挡了量子阱中电子溢流，但另一方面也减少了来自P型GaN层中空穴的注入效率，进一步的减少了发光效率。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种发光二极管外延片，其调控层能够调控势垒高度、晶格常数和空穴注入效率，有效提升发光二极管的光效。
[0005]本专利技术所要解决的技术问题还在于，提供一种发光二极管外延片的制备方法，其工艺简单，能够稳定制得发光效率良好的发光二极管外延片。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种发光二极管外延片，包括衬底及依次层叠于所述衬底上的缓冲层、N型GaN层、多量子阱层、调控层、P型GaN层；所述调控层包括依次层叠在所述多量子阱层上的AlN层、Al
a
In
b
Ga1‑
a
‑
b
N层、Y1‑
c
Al
c
N层、GaN/BN超晶格层，其中，0＜c＜a＜1，0＜b＜1。
[0007]在一种实施方式中，所述AlN层、Al
a
In
b
Ga1‑
a
‑
b
N层与Y1‑
c
Al
c
N层中Al组分含量依次逐渐递减，所述AlN层的Al组分含量＞所述Al
a
In
b
Ga1‑
a
‑
b
N层的Al组分含量＞所述Y1‑
c
Al
c
N层的Al组分含量。
[0008]优选地，所述AlN层、Al
a
In
b
Ga1‑
a
‑
b
N层与Y1‑
c
Al
c
N层中Al组分含量依次递减的幅度为0.01~0.1。
[0009]在一种实施方式中，所述Al
a
In
b
Ga1‑
a
‑
b
N层中，Al组分含量沿生长方向依次递减；所述Y1‑
c
Al
c
N层中，Al组分含量沿生长方向依次递增。
[0010]优选地，所述Al
a
In
b
Ga1‑
a
‑
b
N层中，Al组分含量沿生长方向依次递减的幅度为0.001~0.004；所述Y1‑
c
Al
c
N层中，Al组分含量沿生长方向依次递增的幅度为0.001~0.004。
[0011]在一种实施方式中，所述AlN层的厚度为4nm~10nm；所述Al
a
In
b
Ga1‑
a
‑
b
N层的厚度为3nm~10nm；所述Y1‑
c
Al
c
N层的厚度为10nm~20nm。
[0012]在一种实施方式中，所述GaN/BN超晶格层包括交替层叠的Ga极性GaN层和BN层，交替层叠的周期数为3~6。
[0013]优选地，所述GaN/BN超晶格层的厚度为10nm~100nm所述Ga极性GaN层与所述BN层的厚度比为（1~2）：（1~2）。
[0014]为解决上述问题，本专利技术还提供了一种发光二极管外延片的制备方法，包括以下步骤：S1、准备衬底；S2、在所述衬底上依次沉积缓冲层、N型GaN层、多量子阱层、调控层、P型GaN层；所述调控层包括依次层叠在所述多量子阱层上的AlN层、Al
a
In
b
Ga1‑
a
‑
b
N层、Y1‑
c
Al
c
N层、GaN/BN超晶格层，其中，0＜c＜a＜1，0＜b＜1。
[0015]相应地，本专利技术还提供了一种LED，所述LED包括上述的发光二极管外延片。
[0016]实施本专利技术，具有如下有益效果：本专利技术提供的发光二极管外延片，其在多量子阱层和P型GaN层之间插入了具有特定结构的调控层，所述调控层包括AlN层、Al
a
In
b
Ga1‑
a
‑
b
N层、Y1‑
c
Al
c
N层、GaN/BN超晶格层。
[0017]其中，AlN层能够形成一个较高的势垒能级，阻挡电子的迁移和保证势垒调配层较优晶体质量，保证晶格间的适配应力所产生的应力场较小，从而提高空穴的有效注入；同时避免了在与多量子阱层的相邻界面引入的氧杂质及其在同质外延界面形成漏电通道，从而增加了器件的击穿电压。
[0018]所述Al
a
In
b
Ga1‑
a
‑
b
N层能够降低漏电通道，减少droop效应，同时减少空穴注入所需要的能量，增加空穴注入，减少工作电压。
[0019]所述Y1‑
c
Al
c
N层能够制造电子陷阱，阻挡电子溢流，通过改变Y组分来调控晶格常数、禁带宽度等，为异质结材料结构设计增加灵活度，同时Y1‑
c
Al
c
N层具有强的极化效应，可以产生二维空穴气，提高空穴注入效率。
[0020]所述GaN/BN超晶格层能够避免在所述Y1‑
c
Al
c
N层表面引入表面态，有助于提高载流子浓度，提高了晶格质量，并通过多层循环的结构，不断扭曲界面的应力，减少了缺陷，从而提高外延片的光电性能。
[0021]在上述四个子层的共同作用下，实现了调控势垒高度、晶格常数和空穴注入效率，有效提升发光二极管的光效。
附图说明
[0022]图1为本专利技术提供的发光二极管外延片的结构示意图；图2为本专利技术提供的发光二极管外延片的制备方法的流程图；图3为本专利技术提供的发光二极管外延片的制备方法的步骤S2的流程图。
具体实施方式
[0023]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管外延片，其特征在于，包括衬底及依次层叠于所述衬底上的缓冲层、N型GaN层、多量子阱层、调控层、P型GaN层；所述调控层包括依次层叠在所述多量子阱层上的AlN层、Al
a
In
b
Ga1‑
a
‑
b
N层、Y1‑
c
Al
c
N层、GaN/BN超晶格层，其中，0＜c＜a＜1，0＜b＜1。2.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述AlN层、Al
a
In
b
Ga1‑
a
‑
b
N层与Y1‑
c
Al
c
N层中Al组分含量依次逐渐递减，所述AlN层的Al组分含量＞所述Al
a
In
b
Ga1‑
a
‑
b
N层的Al组分含量＞所述Y1‑
c
Al
c
N层的Al组分含量。3.如权利要求2所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述AlN层、Al
a
In
b
Ga1‑
a
‑
b
N层与Y1‑
c
Al
c
N层中Al组分含量依次递减的幅度为0.01~0.1。4.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述Al
a
In
b
Ga1‑
a
‑
b
N层中，Al组分含量沿生长方向依次递减；所述Y1‑
c
Al
c
N层中，Al组分含量沿生长方...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑文杰，程龙，高虹，刘春杨，胡加辉，金从龙，
申请(专利权)人：江西兆驰半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：