【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及发光二极管领域，尤其涉及一种氮化镓系led外延结构及其制备方法。
技术介绍
1、目前，gan基led发光材料因其禁带宽度大、击穿电场高、电子饱和迁移率高等物理和化学特性在显示、照明、生物技术、传感器及其他领域发挥着越来越多应用。gan基led有源区多为ingan/gan，而由于gan与ingan材料晶格不匹配，导致极化效应的产生，引起导带与价带不连续，从而导致发光器件的内量子效率随外加电流密度的增加而衰退的现象加剧。并且，由于电子和空穴的迁移速率差异较大，电子容易溢出到p型半导体层，而空穴迁移速率较低，容易在p型半导体层发生非辐射复合，再次led的发光效率。因此，减小电子泄露、增加空穴注入效率、削弱强极化电场、促进载流子在有源区的高效复合，成为提升led发光功率亟待解决的问题。
2、目前，通过采用在ingan/gan有源区进行如下设计：如设定ingan/gan的in组分恒定、量子垒(qb)厚度恒定、在有源区与p型半导体层之间设置高al组分的algan等作为电子阻挡层等。
3、上述ingan/gan有源区in组分恒定/量子垒(qb)厚度恒定时，晶格失配大，极化电场较强，并且在高in组分ingan材料中，其晶体质量会更差，影响led的发光效率。
4、而，生长完ingan量子阱层之后，紧接着生长algan材料作为电子阻挡层，由于晶格常数存在差异，algan层的位错密度会进一步增大，使algan材料出现缺陷并容易捕获电子及空穴，降低辐射复合效率，进而降低led内量子效率。并且algan材
5、有鉴于此，本专利技术人专门设计了一种氮化镓系led外延结构及其制备方法，本案由此产生。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种氮化镓系led外延结构及其制备方法，用于解决led芯片发光效率低的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种氮化镓系led外延结构，包括：
4、衬底及依次层叠于所述衬底表面的n型半导体层、有源层以及p型半导体层；所述有源层包括沿第一方向依次设置的第一复合区、应力过渡层以及第二复合区；
5、其中，所述第一复合区包括可形成v型坑的ingan/gan超晶格结构；
6、所述应力过渡层包括ingan材料层，且所述应力过渡层和所述ingan/gan超晶格结构具有相同的in组分；
7、所述第二复合区包括沿所述第一方向依次设置的多个量子阱周期结构，其中，各所述量子阱周期结构包括交替堆叠的量子垒层和量子阱层，且所述应力过渡层的厚度至少同与其相邻的量子阱周期结构中的量子阱层的厚度一致；所述第一方向垂直于所述衬底，并由所述衬底指向所述n型半导体层。
8、优选地，在所述第二复合区中，其沿所述第一方向的最后一个量子阱周期结构中的量子阱层的厚度小于其余任意一个量子阱周期结构中的量子阱层的厚度。
9、优选地，在所述第二复合区中，其沿所述第一方向的最后一个量子阱周期结构中的量子垒层的生长速率小于其余任意一个量子阱周期结构中的量子垒层的生长速率。
10、优选地，在所述第二复合区中，其沿所述第一方向的最后一个量子阱周期结构中的量子垒层的生长温度高于其余任意一个量子阱周期结构中的量子垒层的生长温度。
11、优选地，在所述第二复合区中，其沿所述第一方向的第一个量子阱周期结构包括交替堆叠的algan量子垒层和ingan量子阱层；其沿所述第一方向的最后一个量子阱周期结构包括交替堆叠的ingan量子垒层和ingan量子阱层。
12、优选地，在所述第二复合区中，其沿所述第一方向的各所述量子阱周期结构所对应的量子垒层的生长速率逐渐减小。
13、优选地，在所述第二复合区中，其沿所述第一方向的各所述量子阱周期结构所对应的量子垒层的生长温度逐渐升高。
14、优选地，所述第二复合区包括沿所述第一方向依次设置的3个量子阱周期结构，依次为第一量子阱周期结构、第二量子阱周期结构以及第三量子阱周期结构；则所述应力过渡层的厚度至少同与所述第一量子阱周期结构中的量子阱层的厚度与一致。
15、优选地，所述应力过渡层的厚度同与第二量子阱周期结构中的量子阱层的厚度与一致。
16、优选地，所述第一量子阱周期结构包括交替堆叠的algan量子垒层和ingan量子阱层；所述第二量子阱周期结构包括交替堆叠的gan量子垒层和ingan量子阱层；所述第三量子阱周期结构包括交替堆叠的ingan量子垒层和ingan量子阱层。
17、本专利技术还提供了一种氮化镓系led外延结构的制备方法，包括：
18、提供一衬底；
19、在所述衬底表面依次生长的n型半导体层、有源层以及p型半导体层；所述有源层包括沿第一方向依次设置的第一复合区、应力过渡层以及第二复合区；
20、其中，所述第一复合区包括可形成v型坑的ingan/gan超晶格结构；
21、所述应力过渡层包括ingan材料层，且所述应力过渡层和所述ingan/gan超晶格结构具有相同的in组分；
22、所述第二复合区包括沿所述第一方向依次设置的多个量子阱周期结构，其中，各所述量子阱周期结构包括交替堆叠的量子垒层和量子阱层，且所述应力过渡层的厚度至少同与其相邻的量子阱周期结构中的量子阱层的厚度一致。
23、优选地，在所述第二复合区中，其沿所述第一方向的最后一个量子阱周期结构中的量子阱层的厚度小于其余任意一个量子阱周期结构中的量子阱层的厚度。
24、优选地，在所述第二复合区中，其沿所述第一方向的第一个量子阱周期结构包括交替堆叠的algan量子垒层和ingan量子阱层；其沿所述第一方向的最后一个量子阱周期结构包括交替堆叠的ingan量子垒层和ingan量子阱层。
25、优选地，在所述第二复合区中，通过调节ga源通入流量，以实现沿所述第一方向的最后一个量子阱周期结构中的量子垒层的生长速率小于其余任意一个量子阱周期结构中的量子垒层的生长速率。
26、优选地，在所述第二复合区中，其沿所述第一方向的各所述量子阱周期结构所对应的量子垒层的生长温度逐渐升高。
27、优选地，在所述ingan/gan超晶格结构中，利用ga原子在同一温度不同方向上的生长速率差异而形成所述v型坑。
28、经由上述的技术方案可知，本专利技术提供的氮化镓系led外延结构，其所述有源层包括沿第一方向依次设置的第一复合区、应力过渡层以及第二复合区；其中，所述第一复合区包括可形成v型坑的ingan/gan超晶格结构；述应力过渡层包括ingan材料层，且所述应力过渡层和所述ingan/gan超晶格结构具有相同的in组分；所述第二复合区包括本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种氮化镓系LED外延结构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的氮化镓系LED外延结构，其特征在于，在所述第二复合区中，其沿所述第一方向的最后一个量子阱周期结构中的量子阱层的厚度小于其余任意一个量子阱周期结构中的量子阱层的厚度。
3.根据权利要求1所述的氮化镓系LED外延结构，其特征在于，在所述第二复合区中，其沿所述第一方向的最后一个量子阱周期结构中的量子垒层的生长速率小于其余任意一个量子阱周期结构中的量子垒层的生长速率。
4.根据权利要求1所述的氮化镓系LED外延结构，其特征在于，在所述第二复合区中，其沿所述第一方向的第一个量子阱周期结构包括交替堆叠的AlGaN量子垒层和InGaN量子阱层；其沿所述第一方向的最后一个量子阱周期结构包括交替堆叠的InGaN量子垒层和InGaN量子阱层。
5.根据权利要求1所述的氮化镓系LED外延结构，其特征在于，在所述第二复合区中，其沿所述第一方向的各所述量子阱周期结构所对应的量子垒层的生长速率逐渐减小。
6.根据权利要求1所述的氮化镓系LED外延结构，其特征在于，在所述第二
7.根据权利要求1至6任一项所述的氮化镓系LED外延结构，其特征在于，所述第二复合区包括沿所述第一方向依次设置的3个量子阱周期结构，依次为第一量子阱周期结构、第二量子阱周期结构以及第三量子阱周期结构；则所述应力过渡层的厚度至少同与所述第一量子阱周期结构中的量子阱层的厚度与一致。
8.根据权利要求7所述的氮化镓系LED外延结构，其特征在于，所述应力过渡层的厚度同与第二量子阱周期结构中的量子阱层的厚度与一致。
9.根据权利要求7所述的氮化镓系LED外延结构，其特征在于，所述第一量子阱周期结构包括交替堆叠的AlGaN量子垒层和InGaN量子阱层；所述第二量子阱周期结构包括交替堆叠的GaN量子垒层和InGaN量子阱层；所述第三量子阱周期结构包括交替堆叠的InGaN量子垒层和InGaN量子阱层。
10.一种氮化镓系LED外延结构的制备方法，其特征在于，包括：
11.根据权利要求10所述的氮化镓系LED外延结构的制备方法，其特征在于，在所述第二复合区中，其沿所述第一方向的最后一个量子阱周期结构中的量子阱层的厚度小于其余任意一个量子阱周期结构中的量子阱层的厚度。
12.根据权利要求10所述的氮化镓系LED外延结构的制备方法，其特征在于，在所述第二复合区中，其沿所述第一方向的第一个量子阱周期结构包括交替堆叠的AlGaN量子垒层和InGaN量子阱层；其沿所述第一方向的最后一个量子阱周期结构包括交替堆叠的InGaN量子垒层和InGaN量子阱层。
13.根据权利要求12所述的氮化镓系LED外延结构的制备方法，其特征在于，在所述第二复合区中，通过调节Ga源通入流量，以实现沿所述第一方向的最后一个量子阱周期结构中的量子垒层的生长速率小于其余任意一个量子阱周期结构中的量子垒层的生长速率。
14.根据权利要求12所述的氮化镓系LED外延结构的制备方法，其特征在于，在所述第二复合区中，其沿所述第一方向的各所述量子阱周期结构所对应的量子垒层的生长温度逐渐升高。
...【技术特征摘要】
1.一种氮化镓系led外延结构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的氮化镓系led外延结构，其特征在于，在所述第二复合区中，其沿所述第一方向的最后一个量子阱周期结构中的量子阱层的厚度小于其余任意一个量子阱周期结构中的量子阱层的厚度。
3.根据权利要求1所述的氮化镓系led外延结构，其特征在于，在所述第二复合区中，其沿所述第一方向的最后一个量子阱周期结构中的量子垒层的生长速率小于其余任意一个量子阱周期结构中的量子垒层的生长速率。
4.根据权利要求1所述的氮化镓系led外延结构，其特征在于，在所述第二复合区中，其沿所述第一方向的第一个量子阱周期结构包括交替堆叠的algan量子垒层和ingan量子阱层；其沿所述第一方向的最后一个量子阱周期结构包括交替堆叠的ingan量子垒层和ingan量子阱层。
5.根据权利要求1所述的氮化镓系led外延结构，其特征在于，在所述第二复合区中，其沿所述第一方向的各所述量子阱周期结构所对应的量子垒层的生长速率逐渐减小。
6.根据权利要求1所述的氮化镓系led外延结构，其特征在于，在所述第二复合区中，其沿所述第一方向的各所述量子阱周期结构所对应的量子垒层的生长温度逐渐升高。
7.根据权利要求1至6任一项所述的氮化镓系led外延结构，其特征在于，所述第二复合区包括沿所述第一方向依次设置的3个量子阱周期结构，依次为第一量子阱周期结构、第二量子阱周期结构以及第三量子阱周期结构；则所述应力过渡层的厚度至少同与所述第一量子阱周期结构中的量子阱层的厚度与一致。
8.根据权利要求7所述的氮化镓系...
【专利技术属性】
技术研发人员：王莎莎，程伟，罗桂兰，万志，卓祥景，林忠宝，
申请(专利权)人：厦门乾照光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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