本發(fā)明涉及光電，尤其涉及一種發(fā)光二極管外延片及其制備方法、led。

背景技術(shù)：

1、ingan量子阱中較高的in組分會(huì)使得與gan壘之間的晶格失配增大，導(dǎo)致ingan量子阱中存在巨大的壓電場(chǎng)，從而產(chǎn)生所謂的量子限制斯塔克效應(yīng)（qcse）。qcse效應(yīng)減少了量子阱中電子和空穴波函數(shù)之間的耦合度，從而降低led內(nèi)量子效率。

技術(shù)實(shí)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)光二極管外延片，其提高量子阱層晶體質(zhì)量，降低量子阱層極化效應(yīng)，提高載流子在量子阱輻射復(fù)合效率，提升發(fā)光二極管的發(fā)光效率。

2、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題還在于，提供一種發(fā)光二極管外延片的制備方法，其工藝簡(jiǎn)單，能夠穩(wěn)定制得發(fā)光效率良好的發(fā)光二極管外延片。

3、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種發(fā)光二極管外延片，包括襯底，所述襯底上依次設(shè)有緩沖層、非摻雜gan層、n型gan層、有源層、電子阻擋層、p型gan層；

4、所述有源層包括至少一組交替層疊的長(zhǎng)波量子阱層和長(zhǎng)波量子壘層、至少一組交替層疊的中波量子阱層和中波量子壘層和至少一組交替層疊的短波量子阱層和短波量子壘層；

5、所述長(zhǎng)波量子阱層包括依次層疊的第一n型氮化物層、第一in組分漸變的ingan層、第一in組分恒定的ingan層和第一高溫蓋層；

6、所述中波量子阱層包括依次層疊的第二n型氮化物層、第二in組分漸變的ingan層、第二in組分恒定的ingan層和第二高溫蓋層；

7、所述短波量子阱層包括依次層疊的第三n型氮化物層、第三in組分漸變的ingan層、第三in組分恒定的ingan層和第三高溫蓋層。

8、在一些實(shí)施方式中，所述第一n型氮化物層為n型gan層、n型algan層、n型alingan層、n型ingan層、n型bgan層、n型bingan層中的一種；

9、所述第一n型氮化物層的厚度為0.5nm~5nm；

10、所述第一n型氮化物層的si摻雜濃度為1×1017atoms/cm3~1×1018atoms/cm3；

11、所述第一in組分漸變的ingan層的厚度為0.1nm~3nm；

12、所述第一in組分漸變的ingan層的in組分沿生長(zhǎng)方向由低至高漸變；

13、所述第一in組分恒定的ingan層的厚度為0.5nm~5nm；

14、所述第一in組分恒定的ingan層的in組分為0.16~0.19；

15、所述第一高溫蓋層為gan層、algan層、alingan層、ingan層、bgan層、bingan層中的一種；

16、所述第一高溫蓋層的厚度為0.5nm~5nm。

17、在一些實(shí)施方式中，所述第二n型氮化物層為n型gan層、n型algan層、n型alingan層、n型ingan層、n型bgan層、n型bingan層中的一種；

18、所述第二n型氮化物層的厚度為0.5nm~5nm；

19、所述第二n型氮化物層的si摻雜濃度為1×1017atoms/cm3~1×1018atoms/cm3；

20、所述第二in組分漸變的ingan層的厚度為0.1nm~3nm；

21、所述第二in組分漸變的ingan層的in組分沿生長(zhǎng)方向由低至高漸變；

22、所述第二in組分恒定的ingan層的厚度為0.5nm~5nm；

23、所述第二in組分恒定的ingan層的in組分為0.13~0.16；

24、所述第二高溫蓋層為gan層、algan層、alingan層、ingan層、bgan層、bingan層中的一種；

25、所述第二高溫蓋層的厚度為0.5nm~5nm。

26、在一些實(shí)施方式中，所述第三n型氮化物層為n型gan層、n型algan層、n型alingan層、n型ingan層、n型bgan層、n型bingan層中的一種；

27、所述第三n型氮化物層的厚度為0.5nm~5nm；

28、所述第三n型氮化物層的si摻雜濃度為1×1017atoms/cm3~1×1018atoms/cm3；

29、所述第三in組分漸變的ingan層的厚度為0.1nm~3nm；

30、所述第三in組分漸變的ingan層的in組分沿生長(zhǎng)方向由低至高漸變；

31、所述第三in組分恒定的ingan層的厚度為0.5nm~5nm；

32、所述第三in組分恒定的ingan層的in組分為0.1~0.13；

33、所述第三高溫蓋層為gan層、algan層、alingan層、ingan層、bgan層、bingan層中的一種；

34、所述第三高溫蓋層的厚度為0.5nm~5nm。

35、在一些實(shí)施方式中，所述第一in組分恒定的ingan層的in組分含量＞所述第二in組分恒定的ingan層的in組分含量＞所述第三in組分恒定的ingan層的in組分含量。

36、在一些實(shí)施方式中，所述長(zhǎng)波量子壘層或所述中波量子壘層或所述短波量子壘層為algan層或/和gan層。

37、為解決上述問題，本發(fā)明還提供了一種發(fā)光二極管外延片的制備方法，包括以下步驟：

38、s1、提供襯底；

39、s2、在所述襯底上依次沉積緩沖層、非摻雜gan層、n型gan層、有源層、電子阻擋層、p型gan層；

40、所述有源層包括至少一組交替層疊的長(zhǎng)波量子阱層和長(zhǎng)波量子壘層、至少一組交替層疊的中波量子阱層和中波量子壘層和至少一組交替層疊的短波量子阱層和短波量子壘層；

41、所述長(zhǎng)波量子阱層包括依次層疊的第一n型氮化物層、第一in組分漸變的ingan層、第一in組分恒定的ingan層和第一高溫蓋層；

42、所述中波量子阱層包括依次層疊的第二n型氮化物層、第二in組分漸變的ingan層、第二in組分恒定的ingan層和第二高溫蓋層；

43、所述短波量子阱層包括依次層疊的第三n型氮化物層、第三in組分漸變的ingan層、第三in組分恒定的ingan層和第三高溫蓋層。

44、在一些實(shí)施方式中，所述第一in組分恒定的ingan層或所述第二in組分恒定的ingan層采用下述方法制得：

45、（1）將反應(yīng)室的溫度控制在700℃~900℃，壓力控制在50torr~300torr，通入n2、nh3、in源、ga源，生長(zhǎng)ingan層；

46、（2）在n2和nh3氣氛條件下，停止通入in源和ga源10s~60s后再通入in源和ga源，繼續(xù)生長(zhǎng)ingan層；

47、重復(fù)上述步驟（1）和步驟（2）1~10次，完成所述第一in組分恒定的ingan層或所述第二in組分恒定的ingan層的生長(zhǎng)。

48、在一些實(shí)施方式中，所述第三in組分恒定的ingan層采用下述方法制得：

49、將反應(yīng)室的溫度控制在700℃~900℃，壓力控制在50torr~300torr，通入n2、nh3、in源、ga源，完成所述第三in組分恒定的ingan層的生長(zhǎng)。

50、相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種led，所述led包括上文所述的發(fā)光二極管外延片。

51、實(shí)施本發(fā)明，具有如下有益效果：

52、本發(fā)明提供的發(fā)光二極管外延片，其有源層包括至少一組交替層疊的長(zhǎng)波量子阱層和長(zhǎng)波量子壘層、至少一組交替層疊的中波量子阱層和中波量子壘層和至少一組交替層疊的短波量子阱層和短波量子壘層。

53、首先，本發(fā)明設(shè)置不同波段量子阱層，利用不同波段的光激發(fā)熒光粉產(chǎn)生全光譜的光，避免采用多顆不同波段led芯片組合，大大降低生產(chǎn)成本。

54、其次，所述長(zhǎng)波量子阱層包括依次層疊的第一n型氮化物層、第一in組分漸變的ingan層、第一in組分恒定的ingan層和第一高溫蓋層；所述中波量子阱層包括依次層疊的第二n型氮化物層、第二in組分漸變的ingan層、第二in組分恒定的ingan層和第二高溫蓋層；所述短波量子阱層包括依次層疊的第三n型氮化物層、第三in組分漸變的ingan層、第三in組分恒定的ingan層和第三高溫蓋層。需要說明的是，有源區(qū)中ingan量子阱中的in含量較高，ingan阱與gan之間存在較大的失配應(yīng)力，導(dǎo)致ingan阱極化電場(chǎng)大。因此，沉積n型氮化物層可以調(diào)節(jié)ingan阱的極化電場(chǎng)，減少極化效應(yīng)產(chǎn)生電子與空穴波函數(shù)分離，提高led的發(fā)光效率。通過in組分漸變的ingan層逐漸過渡到in組分恒定的ingan層，能夠減少in組分恒定的ingan層與n型氮化物層的晶格失配，提高in組分恒定的ingan層的晶體質(zhì)量，降低發(fā)光二極管非輻射復(fù)合。高溫蓋層將往量子壘層擴(kuò)散的in通過高溫?fù)]發(fā)掉，使得阱壘界面更加清晰，提高量子阱層輻射復(fù)合效率。

55、最后，通過生長(zhǎng)多周期的上述有源層，提高量子限制效應(yīng)，電子和空穴被局域在多量子阱中，從而提高電子和空穴波函數(shù)的交疊，進(jìn)而提升輻射復(fù)合速率。