本發(fā)明Al組分漸變的N型AlyInxGa1 _X_YN結構在一定程度上還可以改善表面粗化，起到提高光提取效率的作用。
【附圖說明】
[0033]圖1是本發(fā)明具有Al組分漸變式N型LED結構示意圖。
[0034]圖中，1、襯底，2、成核層，3、緩沖層，4、N型AlYInXGal - X - YN，5、多量子阱發(fā)光層，6、P 型 GaN0
【具體實施方式】
[0035]實施例1
[0036]如圖1，以用金屬有機物化學氣相沉積法在碳化硅襯底上制備N型GaN結構為例，具體包括以下步驟:
[0037](I)碳化硅襯底I放入金屬有機物化學氣相沉積爐(MOCVD)設備的反應室中，在氫氣氣氛下加熱到800°C，處理15分鐘；
[0038](2)在碳化硅襯底I上生長氮化鋁成核層2，生長溫度為450 °C，厚度60nm ;
[0039](3)在氮化鋁成核層2上生長非摻雜氮化鎵層緩沖層3，生長溫度為1150°C，生長厚度為50nm ；
[0040](4)在氮化鎵緩沖層3上生長N型AlyInxGa1 _X_YN層4，設定生長溫度為750°C，生長壓力為800torr，生長時間為200s。生長時，開啟所需的硅烷，時間為80s，硅摻雜濃度為5X 11VcnT3,開啟硅烷10s后，開啟Al源，Al組分濃度為2X 11VcnT3, Al源初始流量為Osccm，增速為2sccm/s，開啟時間為100s ;開啟Al源后，開啟In源，開啟時間為5s，In組分X = 0.0l0 N型AlaiIna2Gaa7N厚度為0.2um，本發(fā)明所用In源可以為常用生長多量子阱發(fā)光區(qū)時所用In源。
[0041](5)在N型AlyInxGa1 _X_YN層4上生長多量子阱結構5，其中，勢阱層為InGaN材料，勢皇層為GaN材料，由20個周期的InGaN勢阱層和GaN勢皇層交互疊加構成，厚度為3600nmo
[0042](6)在上述多量子阱發(fā)光層上生長P型結構，鎂摻雜濃度為6 X 11Vcm_3。
[0043]實施例2
[0044]如圖1，以用金屬有機物化學氣相沉積法在藍寶石襯底上制備LED結構為例，具體包括以下步驟:
[0045](I)藍寶石襯底I放入金屬有機物化學氣相沉積爐(MOCVD)設備的反應室中，在氫氣氣氛下加熱到1300°C，處理5分鐘；
[0046](2)在藍寶石襯底I上生長鋁鎵氮成核層2，生長溫度為650°C，厚度1nm ;
[0047](3)在鋁鎵氮成核層2上生長非摻雜氮化鎵層緩沖層3，生長溫度為800°C，生長厚度為 2000nm ；
[0048](4)在氮化鎵緩沖層3上生長N型AlJnxGa1 _X_YN層4，設定生長溫度為1600°C，生長壓力為200torr，生長時間為3000s。生長時，開啟所需的硅烷，時間為1500s，硅摻雜濃度為0.2 X 1isVcnT3，開啟硅燒10s后，開啟Al源，Al組分濃度為8 X 10ls/cnT3，Al源初始流量為300sccm，降速為0.05sccm/s，開啟時間為5s ;開啟Al源前，開啟In源，開啟時間為100s, In組分X = 0.9。厚度為5um，本發(fā)明所用In源可以為常用生長多量子阱發(fā)光區(qū)時所用In源。
[0049](5)在N型氮化鎵4上生長多量子阱結構5，其中，勢阱層為InGaN材料，勢皇層為GaN材料，生長溫度為750°C，由3個周期的InGaN勢阱層和GaN勢皇層交互疊加構成；單個周期InGaN勢阱層的厚度為0.3nm，單個周期GaN勢皇層的厚度為2nm ;
[0050](6)在上述多量子阱發(fā)光層上生長P型結構，鎂摻雜濃度為5X 102°/cm_3。
[0051]該發(fā)光二極管發(fā)光效率相比傳統(tǒng)發(fā)光二極管提高了約12%。
[0052]實施例3
[0053]如圖1，以用金屬有機物化學氣相沉積法在藍寶石襯底上制備N型超晶格結構為例，具體包括以下步驟:
[0054](I)藍寶石襯底I放入金屬有機物化學氣相沉積爐(MOCVD)設備的反應室中，在氫氣氣氛下加熱到1000°c，處理10分鐘；
[0055](2)在藍寶石襯底I上生長氮化鎵成核層2，生長溫度為550 °C，厚度30nm ;
[0056](3)在氮化鎵成核層2上生長非摻雜氮化鎵層緩沖層3，生長溫度為1080°C，生長厚度為100nm ;
[0057](4)在氮化鎵緩沖層3上生長N型AlJnxGa1 _X_YN層4，設定生長溫度為1005°C，生長壓力為500torr，生長時間為1500s。生長時，開啟所需的硅烷，時間為1020s，硅摻雜濃度為0.2 X 10ls/cnT3，開啟硅燒10s后，開啟Al源，Al組分濃度為8 X 10ls/cnT3，Al源初始流量為lOsccm，升速為0.8sccm/s，開啟時間為800s ;開啟Al源同時，開啟In源，開啟時間為800s，In組分X = 0.7，厚度為3.2um,本發(fā)明所用In源可以為常用生長多量子阱發(fā)光區(qū)時所用In源。
[0058](5)在N型氮化鎵4上生長多量子阱結構5，其中，勢阱層為InGaN材料，勢皇層為GaN材料，由12個周期的InGaN勢阱層和GaN勢皇層交互疊加構成，厚度為2000nm。
[0059](6)在多量子阱結構5上生長P型AlJnxGa1 _X_YN的P型層，鎂摻雜濃度為6 X 118/
_ 3
cm ο
[0060]該發(fā)光二極管發(fā)光效率相比傳統(tǒng)發(fā)光二極管提高了約15%。
【主權項】
1.一種Al組分漸變式N型LED結構，由下至上依次包括襯底、成核層、緩沖層、N型AlyInxGa1 _x _ YN層、多量子阱發(fā)光層和P型GaN層，其特征是，所述N型AlyInxGa1 _x _ YN層中，O彡X彡1，0〈Y〈1 ；Ν型GaN層中的Al組分是漸變的，N型GaN層與緩沖層接觸一側為低Al組分AlyInxGa1 _χ _ΥΝ，N型GaN層與多量子阱發(fā)光層接觸一側為高Al組分AlyInxGa1 _χ _具或者是，N型GaN層與緩沖層接觸一側為高Al組分AlyInxGa1 _Χ_ΥΝ，N型GaN層與多量子阱發(fā)光層接觸一側為低Al組分AlyInxGa1 _X_YN HgAl組分AlyInxGa1 _Χ_ΥΝ中的Y值小于高Al組分 AlyInxGa1 _ χ _ ΥΝ 中的 Y 值，低 Al 組分 AlJnxGa1 _ χ _ ΥΝ 至高 Al 組分 AlJnxGa1 _ χ _ ΥΝ 之間部分的Al組分的量呈遞增線性變化。2.根據(jù)權利要求1所述的Al組分漸變式N型LED結構，其特征是，所述襯底是藍寶石、碳化硅或氮化鎵。3.根據(jù)權利要求1所述的Al組分漸變式N型LED結構，其特征是，所述成核層是氮化鎵層、氮化鋁層或鋁鎵氮層。4.根據(jù)權利要求1所述的Al組分漸變式N型LED結構，其特征是，所述緩沖層是非摻雜氮化鎵。5.根據(jù)權利要求1所述的Al組分漸變式N型LED結構，其特征是，所述多量子阱發(fā)光層是由InGaN勢阱層和GaN勢皇層周期性交替疊加構成，總厚度為500 - 3600nm，周期數(shù).3 - 20。6.根據(jù)權利要求1所述的Al組分漸變式N型LED結構，其特征是，所述N型Al,InxGa1.χ-γΝ 的厚度為 0.2 - 5μπι。7.根據(jù)權利要求1所述的Al組分漸變式N型LED結構，其特征是，所述N型Al,InxGa1.Χ_ΥΝ 中 Al 組分濃度為 2 X 11Vcm-3 - 8X10ls/cm_3。8.—種權利要求1所述Al組分漸變式N型LED結構的制備方法，其特征是，包括以下步驟: (1)將藍寶石、碳化硅襯底或氮化鎵襯底放入金屬有機物化學氣相沉積設備的反應室中，在氫氣氣氛下加熱到800 - 1300°C，處理5 - 15分鐘； (2)在處理過的藍寶石、碳化硅或氮化鎵襯底上生長氮化鎵、氮化鋁或者鋁鎵氮成核層；生長溫度450 - 650 0C，厚度10 - 60nm ； (3)在成核層上生長非摻雜氮化鎵緩沖層，生長溫度800- 1150°C，厚度50 - 2000nm ; (4)在緩沖層上生長厚度為0.2 - 5 μ m的N型AlJnxGa1 _ x _ YN層; (5)在N型AlJnxGa1_X_YN層上生長由InGaN勢阱層和GaN勢皇層周期性交替疊加構成多量子阱發(fā)光層；總厚度為500 - 3600nm，由3 - 20個周期的InGaN勢阱層和GaN勢皇層交互疊加構成。 (6)在多量子阱發(fā)光層上生長P型GaN層，摻雜Mg元素，摻雜濃度為6X117/_ 3 廠 / ? /-\20 / _ 3cm - 5X10 /cm 09.根據(jù)權利要求8所述Al組分漸變式N型LED結構的制備方法，其特征是，所述步驟⑷的具體生長過程中，N型AlyInxGa1 _X_YN層生長溫度為750 - 1600°C，生長壓力為.200 - 800torr，生長時間為200秒-3000秒；首先，開啟摻雜元素所用硅烷，開啟時間為80秒-1500秒，Si摻雜濃度為0.2 X 1isVcnr3 - 5 X 11VcnT3;之后，開啟Al元素所用的Al源，Al源流量變化范圍為O - 300sccm，增速或降速范圍為0.05 - 2sccm/秒，開啟時間為50秒-1000秒，Al組分濃度為SXlO1Vcnr3 - 8X 10ls/cnT3;在開啟Al源之前、同時或之后，開啟摻雜In元素所用In源，保證In組分滿足1，開啟時間為5 - 1000s。
【專利摘要】一種Al組分漸變式N型LED結構及其制備方法，其結構由下至上依次包括襯底、成核層、緩沖層、N型AlYInXGa1‐X‐YN層、多量子阱發(fā)光層和P型GaN層，N型AlYInXGa1‐X‐YN層中，0≤X≤1，0<Y<1；N型GaN層中的Al組分是漸變的；其制備方法包括以下步驟：(1)在處理過的襯底上生長成核層；(2)在成核層上生長非摻雜氮化鎵緩沖層，(3)在緩沖層上生長N型AlYInXGa1‐X‐YN層；(4)在N型AlYInXGa1‐X‐YN層上生長由InGaN勢阱層和GaN勢壘層周期性交替疊加構成多量子阱發(fā)光層；(5)在多量子阱發(fā)光層上生長P型GaN層。本發(fā)明采用Al組分漸變的模式來制備N型區(qū)，提升了電子濃度和抗靜電能力，從本質(zhì)上改善GaN薄膜質(zhì)量，使電流擴展能力增強，提高了光提取效率。
【IPC分類】H01L33/00, H01L33/32, H01L33/02, H01L33/06
【公開號】CN105140356
【申請?zhí)枴緾N201510552162
【發(fā)明人】曲爽, 王成新, 逯瑤, 徐現(xiàn)剛
【申請人】山東浪潮華光光電子股份有限公司
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年9月1日