【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体，尤其涉及一种发光二极管外延片及其制备方法。
技术介绍
1、现有技术中，p型gan由于存在受主的钝化与自补偿效应，导致其载流子浓度很低，也严重制约了gan材料的应用与发展。到目前为止，工业化生产或实验室研究中，利用mocvd法生长p型gan所采用的有较高掺杂效率的掺杂剂几乎都是mg(即cp2mg，二茂镁)。其中，mg原子进入gan的晶格中，大部分mg原子会以取代ga原子的形式存在，只有很少的mg原子会以间隙原子的形式存在于gan的晶格间隙之中。由于mg原子最外层比ga原子最外层少一个电子，因此，mg原子会形成一个负电中心，成为受主。然而，一方面，mg受主的能级较深，约为170mev，室温下mg的电离率只有1％左右；另一方面，gan材料体系中电子的迁移率远大于空穴的迁移率，有源区对电子限制能力减弱，部分电子可以从n型侧穿过有源区进入到p型侧造成电子泄漏，有源区中电子和空穴匹配度下降，导致led器件效率下降。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对已有的技术现状，提供一种发光二极管外延片及其制备方法。
2、本专利技术通过多层材料层的相互配合，有效减少mg的自补偿效应，提高活化mg浓度，提高空穴浓度，提高有效空穴注入效率，减少电子溢流，从而提高有源层中电子与空穴辐射复合效率，进而提升发光二极管的发光效率。
3、为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
4、首先，本专利技术提供一种发光二极管外延片，包括衬底及设于所述衬底上的外
5、所述有源层与所述电子阻挡层之间设有空穴注入层，所述空穴注入层包括沿外延方向依次沉积的第一超晶格层、镁碳共掺杂gan复合层及第二超晶格层，
6、所述第一超晶格层为由非故意掺杂mg的algan层与低掺mg的algan层交替层叠的周期性结构，
7、所述第二超晶格层为由非故意掺杂mg的gan层与高掺mg的ingan层交替层叠的周期性结构，
8、所述高掺mg的ingan层的mg掺杂浓度大于所述镁碳共掺杂gan复合层的mg掺杂浓度，所述镁碳共掺杂gan复合层的mg掺杂浓度大于所述低掺mg的algan层的mg掺杂浓度。
9、在一些实施例中，所述低掺mg的algan层中的mg掺杂浓度为1×1017cm-3～1×1018cm-3，所述高掺mg的ingan层的mg掺杂浓度为1×1020cm-3～1×1021cm-3。
10、在一些实施例中，所述镁碳共掺杂gan复合层包括沿外延方向依次沉积于所述第一超晶格层上的第一镁碳共掺杂gan层、第二镁碳共掺杂gan层及第三镁碳共掺杂gan层，
11、所述高掺mg的ingan层的mg掺杂浓度大于所述第二镁碳共掺杂gan层的mg掺杂浓度，所述第二镁碳共掺杂gan层的mg掺杂浓度大于所述第一镁碳共掺杂gan层的mg掺杂浓度及所述第三镁碳共掺杂gan层的mg掺杂浓度，所述第一镁碳共掺杂gan层的mg掺杂浓度及所述第三镁碳共掺杂gan层的mg掺杂浓度均大于所述低掺mg的algan层的mg掺杂浓度。
12、在一些实施例中，所述第一镁碳共掺杂gan层的mg掺杂浓度及所述第三镁碳共掺杂gan层的mg掺杂浓度均为1×1018cm-3～1×1019cm-3，所述第二镁碳共掺杂gan层的mg掺杂浓度为1×1019cm-3～1×1020cm-3。
13、在一些实施例中，所述第一镁碳共掺杂gan层、所述第二镁碳共掺杂gan层及所述第三镁碳共掺杂gan层的碳掺杂浓度为1×1017cm-3～8×1017cm-3。
14、在一些实施例中，所述第一镁碳共掺杂gan层、第二镁碳共掺杂gan层及第三镁碳共掺杂gan层均设有v型坑，所述第二超晶格层中，最靠近所述第三镁碳共掺杂gan层的所述非故意掺杂mg的gan层填充合并所述第三镁碳共掺杂gan层上的v型坑。
15、在一些实施例中，所述第一超晶格层的周期数为1个～10个，所述低掺mg的algan层/所述非故意掺杂mg的algan层的厚度比值a为1≤a≤2，所述非故意掺杂mg的algan层及所述低掺mg的algan层中的al组分的占比为0.01～0.1。
16、在一些实施例中，所述第二超晶格层的周期数为1个～30个，所述高掺mg的ingan层/所述非故意掺杂mg的gan层的厚度比值b为1≤b≤2，所述高掺mg的ingan层中的in组分的占比为0.01～0.1。
17、其次，本专利技术还提供一种发光二极管外延片的制备方法，包括：
18、提供衬底，
19、在所述衬底上沉积外延层，
20、所述外延层包括沿外延方向依次沉积于所述衬底上的缓冲层、非掺杂gan层、n型层、有源层、电子阻挡层及p型层，
21、所述有源层与所述电子阻挡层之间设有空穴注入层，所述空穴注入层包括沿外延方向依次沉积的第一超晶格层、镁碳共掺杂gan复合层及第二超晶格层，
22、所述第一超晶格层为由非故意掺杂mg的algan层与低掺mg的algan层交替层叠的周期性结构，
23、所述第二超晶格层为由非故意掺杂mg的gan层与高掺mg的ingan层交替层叠的周期性结构，
24、所述高掺mg的ingan层的mg掺杂浓度大于所述镁碳共掺杂gan复合层的mg掺杂浓度，所述镁碳共掺杂gan复合层的mg掺杂浓度大于所述低掺mg的algan层的mg掺杂浓度。
25、在一些实施例中，所述镁碳共掺杂gan复合层包括沿外延方向依次沉积于所述第一超晶格层上的第一镁碳共掺杂gan层、第二镁碳共掺杂gan层及第三镁碳共掺杂gan层，
26、所述高掺mg的ingan层的mg掺杂浓度大于所述第二镁碳共掺杂gan层的mg掺杂浓度，所述第二镁碳共掺杂gan层的mg掺杂浓度大于所述第一镁碳共掺杂gan层的mg掺杂浓度及所述第三镁碳共掺杂gan层的mg掺杂浓度，所述第一镁碳共掺杂gan层的mg掺杂浓度及所述第三镁碳共掺杂gan层的mg掺杂浓度均大于所述低掺mg的algan层的mg掺杂浓度。
27、本专利技术的有益效果在于：
28、本专利技术中，在有源层与电子阻挡层之间设置由第一超晶格层、镁碳共掺杂gan复合层及第二超晶格层组成的空穴注入层，其中：
29、首先，第一超晶格层为由非故意掺杂mg的algan层与低掺mg的algan层交替层叠的周期性结构，通过两种材料的交替层叠，一方面，低掺mg的algan层中的空穴能够扩散到电离杂质散射较弱的非故意掺杂mg的algan层中，相比于单独设置低掺mg的algan材料层的结构设置，这种交替层叠结构具有更高的有效空穴迁移率，同时，低掺mg的algan层的mg掺杂浓度较低，能够降低mg的自补偿效应；另一方面，这种交替层叠结构能够优化能带结构，设于靠近有源层的位置，能够有效减少本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种发光二极管外延片，包括衬底及设于所述衬底上的外延层，其特征在于，所述外延层包括沿外延方向依次沉积于所述衬底上的缓冲层、非掺杂GaN层、N型层、有源层、电子阻挡层及P型层，
2.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述低掺Mg的AlGaN层中的Mg掺杂浓度为1×1017cm-3～1×1018cm-3，所述高掺Mg的InGaN层的Mg掺杂浓度为1×1020cm-3～1×1021cm-3。
3.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述镁碳共掺杂GaN复合层包括沿外延方向依次沉积于所述第一超晶格层上的第一镁碳共掺杂GaN层、第二镁碳共掺杂GaN层及第三镁碳共掺杂GaN层，
4.根据权利要求3所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一镁碳共掺杂GaN层的Mg掺杂浓度及所述第三镁碳共掺杂GaN层的Mg掺杂浓度均为1×1018cm-3～1×1019cm-3，所述第二镁碳共掺杂GaN层的Mg掺杂浓度为1×1019cm-3～1×1020cm-3。
5.根据权利要求3所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一镁碳
6.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一镁碳共掺杂GaN层、第二镁碳共掺杂GaN层及第三镁碳共掺杂GaN层均设有V型坑，所述第二超晶格层中，最靠近所述第三镁碳共掺杂GaN层的所述非故意掺杂Mg的GaN层填充合并所述第三镁碳共掺杂GaN层上的V型坑。
7.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一超晶格层的周期数为1个～10个，所述低掺Mg的AlGaN层/所述非故意掺杂Mg的AlGaN层的厚度比值a为1≤a≤2，所述非故意掺杂Mg的AlGaN层及所述低掺Mg的AlGaN层中的Al组分的占比为0.01～0.1。
8.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第二超晶格层的周期数为1个～30个，所述高掺Mg的InGaN层/所述非故意掺杂Mg的GaN层的厚度比值b为1≤b≤2，所述高掺Mg的InGaN层中的In组分的占比为0.01～0.1。
9.一种发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，包括：
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述镁碳共掺杂GaN复合层包括沿外延方向依次沉积于所述第一超晶格层上的第一镁碳共掺杂GaN层、第二镁碳共掺杂GaN层及第三镁碳共掺杂GaN层，
...【技术特征摘要】
1.一种发光二极管外延片，包括衬底及设于所述衬底上的外延层，其特征在于，所述外延层包括沿外延方向依次沉积于所述衬底上的缓冲层、非掺杂gan层、n型层、有源层、电子阻挡层及p型层，
2.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述低掺mg的algan层中的mg掺杂浓度为1×1017cm-3～1×1018cm-3，所述高掺mg的ingan层的mg掺杂浓度为1×1020cm-3～1×1021cm-3。
3.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述镁碳共掺杂gan复合层包括沿外延方向依次沉积于所述第一超晶格层上的第一镁碳共掺杂gan层、第二镁碳共掺杂gan层及第三镁碳共掺杂gan层，
4.根据权利要求3所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一镁碳共掺杂gan层的mg掺杂浓度及所述第三镁碳共掺杂gan层的mg掺杂浓度均为1×1018cm-3～1×1019cm-3，所述第二镁碳共掺杂gan层的mg掺杂浓度为1×1019cm-3～1×1020cm-3。
5.根据权利要求3所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一镁碳共掺杂gan层、所述第二镁碳共掺杂gan层及所述第三镁碳共掺杂gan层的碳掺杂浓度为1×1017cm-3～8×1017...
【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：
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