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、复合非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层；所述复合非掺杂GaN层包括依次层叠于所述缓冲层上的第一本征GaN层、反射层、第二本征GaN层，所述反射层包括AlN反射层、Al反射层和SiO2反射层。本发明专利技术提供的发光二极管外延片能够降低位错密度，减少量子阱非辐射复合，提高发光二极管的光提取效率，提升发光二极管的发光效率。光效率。光效率。

【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]InGaN基发光二极管，简称LED，是一种能将电能转化为光能的半导体器件。作为一种新型的照明光源，具有体积小、重量轻、方向性好、寿命长、节能、环保等优点，具有广阔的应用前景。LED作为一种新型的绿色光源，以其独特的特点在照明领域将引领未来发展的趋势，将成为继白炽灯、突光灯、高强度气体放电灯之后的“第四代光源”。
[0003]目前，由于材料生长质量的提高和器件制作工艺的改进，使GaN的内量子效率已经可以达到很高值。一般高质量LED内量子效率已达90％以上，GaN基蓝光LED的内量子效率也已达到80％以上，但其发光效率仍然较低。光提取效率成为限制其发光效率的主要因素。
[0004]由于衬底与GaN之间大的晶格失配与热膨胀系数的差异，导致GaN外延层存在大量的缺陷，导致量子阱层辐射复合效率下降。另外GaN一种高折射率材料，GaN外延层有源区内发出的光，大部分在空气的界面会发生全反射现象，被束缚在LED内部，经过多次全反射以后，被吸收损耗掉。导致光被吸收的因素包括外延层、量子阱、芯片电极，以及衬底吸收等，降低LED的外量子效率。

技术实现思路

[0005]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，其能够降低位错密度，减少量子阱非辐射复合，提高发光二极管的光提取效率，提升发光二极管的发光效率。
[0006]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。
[0007]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、复合非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层；
[0008]所述复合非掺杂GaN层包括依次层叠于所述缓冲层上的第一本征GaN层、反射层、第二本征GaN层，所述反射层包括AlN反射层、Al反射层和SiO2反射层。
[0009]在一种实施方式中，第一本征GaN层的厚度为0.5μm～5μm；
[0010]所述反射层的厚度为10nm～100nm；
[0011]所述第二本征GaN层的厚度为0.5μm～5μm。
[0012]在一种实施方式中，所述AlN反射层的厚度：所述Al反射层的厚度：所述SiO2反射层的厚度＝(1～10)：1：(1～10)。
[0013]在一种实施方式中，所述AlN反射层、Al反射层和SiO2反射层依次层叠得到一个周期层，所述反射层包括多个所述周期层；
[0014]在一种实施方式中，所述反射层包括1个～50个所述周期层。
[0015]在一种实施方式中，所述第一本征GaN层的生长温度为1000℃～1200℃；
[0016]所述第二本征GaN层的生长温度为1000℃～1200℃；
[0017]所述反射层的生长温度为900℃～1100℃。
[0018]在一种实施方式中，所述第一本征GaN层或所述第二本征GaN层的生长气氛为N2、H2和NH3混合气体，其中N2、H2和NH3气体比为1：(1～5)：(1～10)；
[0019]所述AlN反射层的生长气氛为N2和NH3混合气体，N2和NH3气体比例为(1～5)：(1～5)；
[0020]所述Al反射层的生长气氛为N2；
[0021]所述SiO2反射层的生长气氛为N2和O2混合气体，N2和O2气体比例为(1～5)：(1～5)。
[0022]在一种实施方式中，所述第一本征GaN层或所述反射层或所述第二本征GaN层的生长压力为50torr～300torr。
[0023]为解决上述问题，本专利技术提供了一种发光二极管外延片的制备方法，包括以下步骤：
[0024]S1、准备衬底；
[0025]S2、在所述衬底上依次沉积缓冲层、复合非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层；
[0026]所述复合非掺杂GaN层包括依次层叠于所述缓冲层上的第一本征GaN层、反射层、第二本征GaN层，所述反射层包括AlN反射层、Al反射层和SiO2反射层。
[0027]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。
[0028]实施本专利技术，具有如下有益效果：
[0029]本专利技术提供的发光二极管外延片，其具有特定结构的复合非掺杂GaN层，所述复合非掺杂GaN层包括依次层叠于所述缓冲层上的第一本征GaN层、反射层、第二本征GaN层，所述反射层包括AlN反射层、Al反射层和SiO2反射层。
[0030]首先，所述第一本征GaN层和第二本征GaN层能够通过调节厚度实现压应力通过堆垛层错释放，线缺陷减少，晶体质量提高，反向漏电流降低。而且压应力的减少，有利于InGaN量子阱中富In发光中心的形成，提高器件发光强度。其次，GaN为高折射率材料，GaN外延层有源区内发出的光，大部分在空气的界面会发生全反射现象，被束缚在LED内部，经过多次全反射以后被吸收损耗掉，大大降低LED的外量子效率。沉积的反射层包括AlN反射层，其折射率n＝2，Al反射层，其折射率n＝1.07，SiO2反射层，其折射率n＝1.6，均低于GaN折射率，进一步地，所述AlN反射层、Al反射层和SiO2反射层组成超晶格结构，高折射率和低折射率材料交替叠加组成的高反膜，减少LED发出的光被衬底吸收，提高LED的光提取效率。最终，本专利技术提供的发光二极管外延片能够降低位错密度，减少量子阱非辐射复合，提高发光二极管的光提取效率，提升发光二极管的发光效率。
附图说明
[0031]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；
[0032]图2为本专利技术提供的发光二极管外延片的电子阻挡层的结构示意图；
[0033]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流程图；
[0034]图4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。
[0035]其中：衬底1、缓冲层2、复合非掺杂GaN层3、N型GaN层4、多量子阱层5、电子阻挡层6、P型GaN层7、第一本征GaN层31、反射层32、第二本征GaN层33、AlN反射层321、Al反射层322和SiO2反射层323。
具体实施方式
[0036]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本专利技术作进一步地详细描述。
[0037]除非另外说明或存在矛盾之处，本文中使用的术语或短语具有以下含义：
[0038]本专利技术中，“优选”仅为描述效果更好的实施方式或实施例，应当理解，并不构成对本专利技术保护范围的限制。
[0039]本专利技术中，以开放式描述的技术特征中，包括所列举特征组成的封闭式技术方案，也包括包含所列举特征的开放式技术方案。
[0040]本专利技术中，涉及到数值区间，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、复合非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层；所述复合非掺杂GaN层包括依次层叠于所述缓冲层上的第一本征GaN层、反射层、第二本征GaN层，所述反射层包括AlN反射层、Al反射层和SiO2反射层。2.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，第一本征GaN层的厚度为0.5μm～5μm；所述反射层的厚度为10nm～100nm；所述第二本征GaN层的厚度为0.5μm～5μm。3.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反射层的厚度：所述Al反射层的厚度：所述SiO2反射层的厚度＝(1～10)：1：(1～10)。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AlN反射层、Al反射层和SiO2反射层依次层叠得到一个周期层，所述反射层包括多个所述周期层。5.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述反射层包括1个～50个所述周期层。6.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一本征GaN层的生长温度为1000℃～1200℃；所述第二本征GaN层的生长温度为1000℃～1200℃；所述反射层的生...

【专利技术属性】
技术研发人员：程龙，郑文杰，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：