本發(fā)明涉及光電子制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種發(fā)光二極管的外延片及制備方法。

背景技術(shù)：

led(lightemittingdiode，發(fā)光二極管)具有體積小、壽命長、功耗低等優(yōu)點，目前被廣泛應(yīng)用于汽車信號燈、交通信號燈、顯示屏以及照明設(shè)備。

現(xiàn)有的led主要包括襯底和依次層疊在襯底上的n型層、發(fā)光層和p型層。

現(xiàn)有的led的發(fā)光層通常是多量子阱結(jié)構(gòu)，例如ingan基led的發(fā)光層是ingan/gan多量子阱。多量子阱結(jié)構(gòu)的led，隨著電流的增大，發(fā)光效率會逐漸降低，這種現(xiàn)象被稱為efficiencydroop(效率衰退)。目前對這種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因的解釋是，量子阱層和量子壘層界面間存在的晶格不匹配會產(chǎn)生極化電場，極化電場導(dǎo)致能帶發(fā)生彎曲，使電子容易從發(fā)光層泄漏到p型層，泄漏到p型層的電子與空穴復(fù)合時不會發(fā)光，電流增大會加劇電子的泄漏，使得發(fā)光效率進一步降低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有l(wèi)ed在電流增大時發(fā)光效率降低的問題，本發(fā)明實施例提供了一種發(fā)光二極管的外延片及制備方法。所述技術(shù)方案如下：

一方面，本發(fā)明實施例提供了一種發(fā)光二極管的外延片，所述外延片包括襯底以及依次層疊在所述襯底上的u-gan層、n型層、發(fā)光層和nio空穴傳輸層，所述發(fā)光層包括hc(nh2)2pbbr3層。

優(yōu)選地，所述hc(nh2)2pbbr3層的厚度為10nm～300nm。

優(yōu)選地，所述nio空穴傳輸層的厚度為10nm～100nm。

可選地，所述外延片還包括gan緩沖層，所述gan緩沖層設(shè)置在所述襯底和所述u-gan層之間。

另一方面，本發(fā)明實施例還提供了一種外延片的制備方法，所述制備方法包括：

提供一襯底；

在所述襯底上依次外延生長u-gan層和n型層；

在所述n型層上形成發(fā)光層，所述發(fā)光層包括hc(nh2)2pbbr3層；

在所述發(fā)光層上形成nio空穴傳輸層。

可選地，所述在所述n型層上形成發(fā)光層包括：

在所述n型層上形成pbbr2薄膜；

將形成有pbbr2薄膜的襯底浸于hc(nh2)2i的異丙醇溶液中，取出所述形成有pbbr2薄膜的襯底，對所述形成有pbbr2薄膜的襯底加熱以形成所述hc(nh2)2pbbr3層。

可選地，所述hc(nh2)2i的異丙醇溶液的濃度為8～12mg/ml。

可選地，所述在所述n型層上形成pbbr2薄膜包括：

在所述n型層上旋涂pbbr2溶液；

加熱旋涂有pbbr2溶液的襯底以在所述n型層上形成所述pbbr2薄膜。

可選地，所述pbbr2溶液的濃度為0.7～1.2mol/l。

實現(xiàn)時，所述在所述發(fā)光層上形成nio空穴傳輸層包括：

采用磁控濺射法在所述發(fā)光層上形成所述nio空穴傳輸層。

本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是：通過在外延片的n型層上依次層疊設(shè)置發(fā)光層和nio空穴傳輸層，電子和空穴在發(fā)光層中復(fù)合發(fā)光，由于發(fā)光層包括hc(nh2)2pbbr3層，hc(nh2)2pbbr3層替代多量子阱結(jié)構(gòu)作為發(fā)光層應(yīng)用于gan基led中，可避免efficiencydroop效應(yīng)，提高led器件的發(fā)光效率，此外，采用hc(nh2)2pbbr3層發(fā)光，相比現(xiàn)有的發(fā)光層還具有色域廣、色純度高、功耗低、成本低和易于加工等特點。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實施例提供的一種發(fā)光二極管的外延片的結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明實施例提供的另一種發(fā)光二極管的外延片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例提供的一種發(fā)光二極管的外延片的制備方法流程圖；

圖4是本發(fā)明實施例提供的另一種發(fā)光二極管的外延片的制備方法的流程圖；

圖5～9是本發(fā)明實施例提供的一種發(fā)光二極管的外延片的制備過程示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。

圖1是本發(fā)明實施例提供的一種發(fā)光二極管的外延片的結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，該外延片包括襯底10以及依次層疊在襯底10上的u-gan層20、n型層30、發(fā)光層40和nio空穴傳輸層50，發(fā)光層40包括hc(nh2)2pbbr3(有機金屬鹵化物鈣鈦礦)。

本發(fā)明實施例通過在外延片的n型層上依次層疊設(shè)置發(fā)光層和nio空穴傳輸層，電子和空穴在發(fā)光層中復(fù)合發(fā)光，由于發(fā)光層包括hc(nh2)2pbbr3層，hc(nh2)2pbbr3層替代多量子阱結(jié)構(gòu)作為發(fā)光層應(yīng)用于gan基led中，可避免efficiencydroop效應(yīng)，提高led器件的發(fā)光效率，此外，采用hc(nh2)2pbbr3層發(fā)光，相比現(xiàn)有的發(fā)光層還具有色域廣、色純度高、功耗低、成本低和易于加工等特點。

優(yōu)選地，hc(nh2)2pbbr3層的厚度可以為10nm～300nm，若hc(nh2)2pbbr3層太薄，則發(fā)出的光過于微弱，若hc(nh2)2pbbr3層太厚，則會增加成本，造成材料的浪費。

優(yōu)選地，nio空穴傳輸層50的厚度為10nm～100nm，若nio空穴傳輸層50太薄，則會使得空穴濃度多低，導(dǎo)致發(fā)光效率降低，若nio空穴傳輸層50太厚，則會增加成本，同時增加對光線的吸收，降低亮度。

圖2是本發(fā)明實施例提供的另一種發(fā)光二極管的外延片的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，外延片還可以包括gan緩沖層60，gan緩沖層60設(shè)置在襯底10和u-gan層20之間。通過設(shè)置緩沖層60可以為外延片的后續(xù)生長提供模版，從而減少外延片中的晶格缺陷，提高晶體質(zhì)量。

可選地，緩沖層60可以為gan緩沖層，緩沖層60還可以摻雜，摻雜濃度可以為6e17cm^-3～2e18cm^-3，摻雜雜質(zhì)可以為si，以降低緩沖層60的電阻，從而有利于降低led的正向電壓，提高抗靜電性。

gan緩沖層的厚度可以為20nm～40nm，生長的gan緩沖層的厚度不同，最終形成的外延層的質(zhì)量也會不同，若gan緩沖層的厚度過薄，則會導(dǎo)致gan緩沖層的表面較為疏松和粗糙，不能為后續(xù)結(jié)構(gòu)的生長提供一個好的模板，隨著gan緩沖層厚度的增加，gan緩沖層的表面逐漸變得較為致密和平整，有利于后續(xù)結(jié)構(gòu)的生長，但是若gan緩沖層的厚度過厚，則會導(dǎo)致gan緩沖層的表面過于致密，同樣不利于后續(xù)結(jié)構(gòu)的生長，無法減少外延層中的晶格缺陷。

實現(xiàn)時，n型層30可以為n型gan層，厚度可以為1～5μm，n型gan層的摻雜元素為si，摻雜濃度可以為1e18cm^-3～1e19cm^-3。

可選地，u-gan層20的厚度可以為1μm～5μm，若u-gan層20的厚度過薄，會增加后續(xù)生長的結(jié)構(gòu)中的位錯密度，若u-gan層20的厚度過厚，會增大外延片的正向電阻。

需要說明的是，圖1和圖2所示的外延片的結(jié)構(gòu)僅為示意，圖中所示的各結(jié)構(gòu)的尺寸及比例關(guān)系并不用以限制本發(fā)明。

圖3是本發(fā)明實施例提供的一種發(fā)光二極管的外延片的制備方法流程圖。如圖3所示，該制備方法包括：

s11：提供一襯底。

在本實施例中，襯底可以選用藍寶石襯底。

s12：在襯底上依次外延生長u-gan層和n型層。

s13：在n型層上形成發(fā)光層。

s14：在發(fā)光層上形成nio空穴傳輸層。

其中，發(fā)光層包括hc(nh2)2pbbr3層。

本發(fā)明實施例通過在外延片的n型層上依次層疊設(shè)置發(fā)光層和nio空穴傳輸層，電子和空穴在發(fā)光層中復(fù)合發(fā)光，由于發(fā)光層包括hc(nh2)2pbbr3層，hc(nh2)2pbbr3層替代多量子阱結(jié)構(gòu)作為發(fā)光層應(yīng)用于gan基led中，可避免efficiencydroop效應(yīng)，提高led器件的發(fā)光效率，此外，采用hc(nh2)2pbbr3層發(fā)光，相比現(xiàn)有的發(fā)光層還具有色域廣、色純度高、功耗低、成本低和易于加工等特點。

圖4是本發(fā)明實施例提供的另一種發(fā)光二極管的外延片的制備方法的流程圖，下面結(jié)合附圖5～9對圖4提供的制備方法進行詳細說明：

s21：提供一襯底。

實現(xiàn)時，該襯底可以是藍寶石襯底，藍寶石襯底是一種常見的襯底，制備工藝較為成熟。

在步驟s21中，可以對藍寶石襯底進行預(yù)處理，將藍寶石襯底置于反應(yīng)腔中，在氫氣氣氛下對藍寶石襯底進行退火處理10～15分鐘，以清潔襯底的表面。

具體地，退火溫度可以為1000～1200℃，退火壓力可以為100～300mbar，進行退火處理后，還可以對藍寶石襯底進行氮化處理。

s22：在襯底上外延生長緩沖層。

如圖5所示，在襯底10上生長有g(shù)an緩沖層60。

優(yōu)選地，gan緩沖層60的生長溫度可以為400～600℃，gan緩沖層60的生長溫度過高或過低都會影響gan緩沖層60的質(zhì)量，從而導(dǎo)致最終的外延片晶體質(zhì)量差。

可選地，gan緩沖層60的生長壓力可以為400～600torr。

實現(xiàn)時，可以將反應(yīng)腔的溫度下降至400～600℃，壓力調(diào)節(jié)為400～600torr，進行g(shù)an緩沖層60的生長。

進一步地，生長完gan緩沖層60后，進行原位退火處理，退火溫度可以為1000～1200℃，退火時間可以為5～10分鐘。

可選地，gan緩沖層60的厚度為15～35nm。

s23：在緩沖層上生長u-gan層。

如圖6所示，在gan緩沖層60上生長有u-gan層20。

可選地，u-gan層20的生長溫度可以為1000～1100℃。

實現(xiàn)時，可以將反應(yīng)腔的溫度調(diào)節(jié)至1000～1100℃，壓力調(diào)節(jié)至100～500torr，進行u-gan層20的生長。

可選地，u-gan層20的厚度為1～5μm。若u-gan層20的厚度過薄，會增加后續(xù)生長的結(jié)構(gòu)中的位錯密度，若u-gan層20的厚度過厚，會增大外延片的正向電阻。

s24：在u-gan層上生長n型層。

如圖7所示，在u-gan層20上生長有n型gan層30。

實現(xiàn)時，可以將反應(yīng)腔的溫度調(diào)節(jié)至1000～1200℃，壓力調(diào)節(jié)至100～500torr，進行n型gan層30的生長。

具體地，n型gan層30的厚度可以為1～5μm。

優(yōu)選地，n型gan層30的摻雜元素可以是si，摻雜濃度可以為1×10¹⁸～1×10¹⁹cm^-3，摻雜濃度過低會使得載流子濃度過小，摻雜濃度過高會降低晶格質(zhì)量。

s25：在n型層上形成發(fā)光層。

如圖8所示，在n型gan層30上形成有發(fā)光層40。

具體地，步驟s25可以包括：

在n型層上形成pbbr2薄膜。

將形成有pbbr2薄膜的襯底浸于hc(nh2)2i的異丙醇溶液中，取出形成有pbbr2薄膜的襯底，對形成有pbbr2薄膜的襯底加熱以形成hc(nh2)2pbbr3層。

優(yōu)選地，hc(nh2)2pbbr3層的厚度可以為10nm～300nm。

實現(xiàn)時，可以在n型層上旋涂pbbr2溶液，加熱旋涂有pbbr2溶液的襯底，以在n型層上形成pbbr2薄膜。

具體地，可以采用旋涂法將pbbr2溶液涂覆在n型層上，將旋涂有pbbr2溶液的襯底放置在熱板爐上，在70～100℃溫度下加熱3～6分鐘，以蒸發(fā)溶劑形成pbbr2薄膜，若加熱溫度較高，則加熱時間則較短，反之若加熱溫度較低，則加熱時間則較長，例如若在70℃下加熱，則加熱時間可以為6分鐘，若在80℃下加熱，則加熱時間可以為5分鐘，若在100℃下加熱，則加熱時間可以為3分鐘。

優(yōu)選地，pbbr2溶液的濃度可以為0.7～1.2mol/l，更優(yōu)選1.0mol/l，若pbbr2溶液的濃度太低，可能會造成部分n型層的表面上無法形成pbbr2薄膜，若pbbr2溶液的濃度太高，可能會造成形成的pbbr2薄膜太厚。

pbbr2溶液可以在制作pbbr2薄膜之前配置。具體可以在60～100℃的溫度下，將pbbr2粉末溶解于二甲基甲酰胺并攪拌數(shù)小時，以形成濃度為0.7～1.2mol/l的pbbr2溶液，優(yōu)選在100℃的溫度下溶解pbbr2粉末，以提高溶解速率，縮短攪拌時間。

可選地，hc(nh2)2i的異丙醇溶液的濃度可以為8～12mg/ml。

在形成pbbr2薄膜后，將冷卻后的形成有pbbr2薄膜的襯底浸泡在hc(nh2)2i的異丙醇溶液中6～9分鐘，以使pbbr2薄膜與hc(nh2)2i的異丙醇溶液充分反應(yīng)。

優(yōu)選地，在浸泡后，還可以對浸泡后的襯底進行甩干，以去除多余的hc(nh2)2i的異丙醇溶液。

進一步地，將浸泡后的襯底甩干后，可以將甩干后的襯底放置在熱板爐上，在120～160℃溫度下加熱12～17分鐘，以形成致密平整的hc(nh2)2pbbr3層。

s26：在發(fā)光層上形成nio空穴傳輸層。

如圖9所示，在發(fā)光層40上形成有nio空穴傳輸層50。

具體地，nio空穴傳輸層50的厚度可以為10nm～100nm。

實現(xiàn)時，可以采用磁控濺射法在發(fā)光層40上形成nio空穴傳輸層50。

在進行nio空穴傳輸層50的制作時，可以控制反應(yīng)腔內(nèi)的氣壓為1pa～10pa，氬氣的流量可以為10～50sccm，氧氣的流量可以為1～10sccm，溫度可以為室溫，即制作外延片時的場所的室內(nèi)環(huán)境溫度。

可選地，可以控制濺射的功率為100～200w，時間為0.5～2小時，以在發(fā)光層40上形成10nm～100nm的nio空穴傳輸層50。形成的nio空穴傳輸層50的厚度與濺射的功率和時間有關(guān)，在功率相同的情況下，時間越長，則形成的nio空穴傳輸層50的厚度越厚，在時間相同的情況下，功率越大，則形成的nio空穴傳輸層50的厚度越厚。

在完成步驟s26后還可以對外延片進行后續(xù)加工，以完成led芯片的制作。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。