本發(fā)明涉及半導體材料的，尤其涉及一種發(fā)光二極管的外延片及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、gan材料由于其具有熱產(chǎn)生效率低，抗輻射，擊穿電壓高，電子飽及漂移速度大和介電常數(shù)小的優(yōu)點，已被廣泛應用在高頻、高溫、高壓電子器件、發(fā)光二極管(led)和半導體激光器(ld)等方面，成為當前研究的熱點。目前gan基藍綠紫光led常采用異質(zhì)外延的方法生長在藍寶石、碳化硅、硅襯底上。led的歐姆接觸特性對發(fā)光二極管的發(fā)光效率和工作電壓有很大的影響。由于p-gan材料功函數(shù)較大(7.5ev)沒有合適的金屬形成優(yōu)異的歐姆接觸，mg摻雜的p-gan材料空穴濃度難以提高，而很難形成p-型歐姆接觸。

2、現(xiàn)如今，led常用的解決結(jié)構(gòu)為是高摻mg的ingan結(jié)構(gòu)和較厚的p型gan層，有源層出射的光在經(jīng)過p型gan層時，會被p型gan層吸收并反射部分，會影響發(fā)光二極管的發(fā)光效率。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種發(fā)光二極管的外延片及其制備方法，提高活化mg濃度，提高空穴濃度和空穴注入效率，減少電子溢流效應，提高電子與空穴輻射復合效率，提升發(fā)光二極管的發(fā)光效率。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明第一方面提供了一種發(fā)光二極管的外延片，其特征在于，包括襯底，在所述襯底上依次層疊的緩沖層，非摻雜gan層，n型gan層，多量子阱層和p型組合層；

3、其中，所述p型組合層包括aln/inn/p型algan超晶格層和algan/p型ingan/p型gan超晶格層。

4、作為上述方案的改進，所述aln/inn/p型algan超晶格層為aln層、inn層和p型algan層由下至上依次交替層疊形成的超晶格結(jié)構(gòu)，交替的周期數(shù)為3～8；

5、所述algan/p型ingan/p型gan超晶格層為algan層、p型ingan層和p型gan層由下至上依次交替層疊形成的超晶格結(jié)構(gòu)，交替的周期數(shù)為5～20。

6、作為上述方案的改進，所述p型algan層中摻雜元素為mg，mg的摻雜濃度為1×1018atoms/cm3～1×1019atoms/cm3；al組分為0.01～0.1。

7、作為上述方案的改進，所述p型algan層的摻雜濃度隨周期數(shù)的增加而遞減。

8、作為上述方案的改進，所述algan層中al組分為0.01～0.1；

9、所述p型ingan層中，in組分為0.01～0.1；摻雜元素為mg，mg的摻雜濃度為1×1019atoms/cm3～1×1021atoms/cm3；

10、所述p型gan層中摻雜元素為mg，mg的摻雜濃度為1×1019atoms/cm3～1×1021atoms/cm3。

11、作為上述方案的改進，所述algan層中al組分隨周期數(shù)的增加而遞增；

12、所述p型ingan層的摻雜濃度隨周期數(shù)的增加而遞增；in組分隨周期數(shù)的增加而遞減。

13、所述p型gan層的摻雜濃度隨周期數(shù)的增加而遞增。

14、作為上述方案的改進，所述aln層的厚度為1nm～10nm；

15、所述inn層的厚度1nm～10nm；

16、所述p型algan層的厚度5nm～10nm。

17、作為上述方案的改進，所述algan層的厚度為5nm～10nm；

18、所述p型ingan層的厚度為1nm～10nm；

19、所述p型gan層的厚度為5nm～10nm。

20、作為上述方案的改進，所述aln/inn/p型algan超晶格層的生長溫度為800℃～900℃，生長壓力為50torr～500torr；

21、所述algan/p型ingan/p型gan超晶格層的生長溫度為800℃～900℃，生長壓力為50torr～500torr。

22、本發(fā)明第二方面還提供了一種發(fā)光二極管的外延片的制備方法，包括：

23、提供一襯底；

24、在襯底上沉積緩沖層；

25、在緩沖層上沉積非摻雜gan層；

26、在非摻雜gan層上沉積n型gan層；

27、在n型gan層上沉積多量子阱層；

28、在多量子阱層上沉積p型組合層；

29、其中，所述p型組合層包括aln/inn/p型algan超晶格層和algan/p型ingan/p型gan超晶格層。

30、實施本發(fā)明，具有如下有益效果：

31、本發(fā)明中在多量子阱層上設(shè)置p型組合層，p型組合層包括aln/inn/p型algan超晶格層和algan/p型ingan/p型gan超晶格層，可以減少底層位錯向p型gan層延伸，提高p型組合層的晶體質(zhì)量，使位錯密度降低，降低p型組合層對多量子阱層的發(fā)出的光的吸收和反射作用，減少發(fā)光二極管的漏電，減少電子溢流效應，同時提高活化mg濃度，提高空穴濃度和空穴注入效率，提高電子與空穴的輻射復合效率，進而提高發(fā)光二極管的出光率、發(fā)光效率以及抗靜電性能。

技術(shù)特征：

1.一種發(fā)光二極管的外延片，其特征在于，包括襯底，在所述襯底上依次層疊的緩沖層，非摻雜gan層，n型gan層，多量子阱層和p型組合層；

2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管的外延片，其特征在于，所述aln/inn/p型algan超晶格層為aln層、inn層和p型algan層由下至上依次交替層疊形成的超晶格結(jié)構(gòu)，交替的周期數(shù)為3～8；

3.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管的外延片，其特征在于，所述p型algan層中摻雜元素為mg，mg的摻雜濃度為1×1018atoms/cm3～1×1019atoms/cm3；al組分為0.01～0.1。

4.如權(quán)利要求3所述的發(fā)光二極管的外延片，其特征在于，所述p型algan層的摻雜濃度隨周期數(shù)的增加而遞減。

5.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管的外延片，其特征在于，所述algan層中al組分為0.01～0.1；

6.如權(quán)利要求5所述的發(fā)光二極管的外延片，其特征在于，所述algan層中al組分隨周期數(shù)的增加而遞增；

7.如權(quán)利要求2或4所述的發(fā)光二極管的外延片，其特征在于，所述aln層的厚度為1nm～10nm；

8.如權(quán)利要求2或6所述的發(fā)光二極管的外延片，其特征在于，所述algan層的厚度為5nm～10nm；

9.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管的外延片，其特征在于，所述aln/inn/p型algan超晶格層的生長溫度為800℃～900℃，生長壓力為50torr～500torr；

10.如權(quán)利要求1～9所述的發(fā)光二極管的外延片的制備方法，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及半導體材料的技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種發(fā)光二極管的外延片及其制備方法，所述外延片包括襯底，在所述襯底上依次層疊的緩沖層，非摻雜GaN層，N型GaN層，多量子阱層和P型組合層；其中，所述P型組合層包括AlN/InN/P型AlGaN超晶格層和AlGaN/P型InGaN/P型GaN超晶格層。實施本發(fā)明，可以提高活化Mg濃度，提高空穴濃度和空穴注入效率，減少電子溢流效應，提高電子與空穴輻射復合效率，提升發(fā)光二極管的發(fā)光效率和抗靜電性能。

技術(shù)研發(fā)人員：胡加輝,鄭文杰,程龍,高虹,劉春楊,金從龍
受保護的技術(shù)使用者：江西兆馳半導體有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10