一種量子阱結(jié)構(gòu)、一種led外延結(jié)構(gòu)及其生長方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種量子阱結(jié)構(gòu)、一種LED外延結(jié)構(gòu)及其生長方法，包括多個量子阱單元，所述量子阱單元包括由下至上依次設(shè)置InGaN淺壘層、GaN量子壘層、第一InGaN淺阱層、InGaN量子阱層、第二InGaN淺阱層。本發(fā)明所設(shè)計(jì)的量子阱結(jié)構(gòu)中，量子壘層包括通低流量TMIn源的InGaN淺壘層、不通TMIn源的GaN量子壘層，量子壘層包括通低流量TMIn源的第一InGaN淺阱層、通正常流量TMIn源的InGaN量子阱層、通低流量TMIn源的第二InGaN淺阱層，本發(fā)明設(shè)計(jì)的量子阱結(jié)構(gòu)增加了通低流量TMIn源的InGaN淺壘層，使得量子壘層與量子阱層之間晶格適配度增加，減少內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生。
【專利說明】
-種量子阱結(jié)構(gòu)、一種LED外延結(jié)構(gòu)及其生長方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種能夠降低外延片內(nèi)應(yīng)力的量子阱結(jié)構(gòu)、LED外延結(jié)構(gòu)及其生長方 法，屬于L邸外延生長技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] WGaN為基礎(chǔ)的發(fā)光二極管(LED)作為一種高效、環(huán)保、綠色新型固態(tài)照明光源，具 有低電壓、低功耗、體積小、重量輕、壽命長、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，正在迅速被廣泛地應(yīng)用于交 通信號燈、手機(jī)背光源、戶外全彩顯示屏、城市景觀照明、汽車內(nèi)外燈、隧道燈等領(lǐng)域。因此 L抓的各方面性能提升都被業(yè)界重點(diǎn)關(guān)注，作為核屯、半導(dǎo)體器件的GaN基藍(lán)光L抓能與巧光 粉結(jié)合制造白光，在照明方面有很大的吸引力，并且逐漸成為目前電子電力學(xué)領(lǐng)域研究的 熱點(diǎn)。氮化嫁材料具有寬帶隙、高電子遷移率、高熱導(dǎo)率、高穩(wěn)定性等一系列優(yōu)點(diǎn)，因此在短 波長發(fā)光器件、光探測器件W及大功率器件方面也有著廣泛的應(yīng)用和巨大的市場前景。
[0003] 外延結(jié)構(gòu)的生長是Lm)忍片的關(guān)鍵技術(shù)，而如何能降低內(nèi)應(yīng)力、提高發(fā)光效率，是 外延結(jié)構(gòu)生長的一個技術(shù)難題。在GaN基L抓外延層制備方面，量子阱的特性是影響L邸內(nèi)應(yīng) 力和光學(xué)性能的一個重要因素，L抓是利用注入的電子空穴在夾于n-型滲雜區(qū)和P-型滲雜 區(qū)的有源區(qū)進(jìn)行福射復(fù)合發(fā)光的，電流注入效率越高，電子空穴福射復(fù)合幾率越大，L抓發(fā) 光效率越高。根據(jù)理論分析:壘層滲In與常規(guī)量子阱結(jié)構(gòu)的能帶圖相比，由能帶理論分析得 到壘層滲In使量子阱的能帶彎曲減少、量子限制斯塔克效應(yīng)減弱、電子阻擋層的電子阻擋 效率提高、量子阱的空穴注入效率增加、電子與空穴的空間波函數(shù)交疊增加等，運(yùn)些都對 L邸發(fā)光效率提高起到積極的作用。經(jīng)過試驗(yàn)表明，使用InGaN材料來生長量子壘結(jié)構(gòu)，有源 區(qū)材料界面質(zhì)量明顯得到改善，樣品中V坑的數(shù)目及相應(yīng)的錯位減少，并且利用InGaN做壘 的樣品光致發(fā)光的峰值強(qiáng)度增強(qiáng)、峰位藍(lán)移，InGaN壘樣品的化OOP現(xiàn)象得到較大的改善。運(yùn) 表明阱壘之間的應(yīng)力減小，降低了由此產(chǎn)生的壓電電場，增大了載流子的復(fù)合幾率，提高了 量子效率。目前國內(nèi)MOCVD生長L邸外延層中設(shè)及到量子阱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本為量子壘和量子阱 交替結(jié)構(gòu)，且能帶圖通常為銀齒狀，其中量子壘的材料組分禁帶寬度大于量子阱的材料組 分禁帶寬度，電子和空穴在外加電場的作用下通過壘層到達(dá)阱層的時候發(fā)生復(fù)合發(fā)光。由 于InGaN和GaN材料的晶格適配誘發(fā)的極化電場存在，導(dǎo)致量子阱結(jié)構(gòu)能帶發(fā)生傾斜而增加 了價(jià)帶載流子的勢壘高度。
[0004]中國專利文獻(xiàn)CN104638073A公開了一種光電器件的量子阱結(jié)構(gòu)，提出了一種W AlInGaN為壘，Wln和Al組分漸變的壘層結(jié)構(gòu)替代傳統(tǒng)量子阱結(jié)構(gòu)的壘層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，運(yùn)種 設(shè)計(jì)雖然可W提高L邸發(fā)光效率，同時有效阻擋電子向P層遷移，減小極化電場的影響。
[0005] 中國專利文獻(xiàn)CN102867896A公開了一種L抓外延結(jié)構(gòu)及其制備方法，該L抓外延結(jié) 構(gòu)包括:襯底，襯底上由下至上依次設(shè)置有GaN成核層或AlN成核層、非故意滲雜的GaN緩沖 層和n型滲雜的GaN層，n型滲雜的GaN層的表面由下至上依次生長有多量子阱發(fā)光層和P型 滲雜的GaN層且S者在S維空間內(nèi)均呈周期排列的凹凸結(jié)構(gòu)。該制備方法包括步驟:選擇一 襯底并采用MOCVD方法在襯底上依次生長GaN成核層或AlN成核層、非故意滲雜的GaN緩沖層 W及n型滲雜的GaN層;利用光刻和刻蝕方法在n型滲雜的GaN層的表面刻出在S維空間內(nèi)呈 周期排列的凹凸結(jié)構(gòu)，再利用MOCVD方法在其上生長多量子阱發(fā)光層及P型滲雜的GaN層。
[0006] 但是，上述兩篇專利文獻(xiàn)中，因 Al組分的加入會導(dǎo)致量子阱的晶體質(zhì)量降低，加重 與GaN材料的晶格不適配問題，對降低阱壘之間的應(yīng)力效果不明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對現(xiàn)有外延片生長工藝制備出來的晶片內(nèi)應(yīng)力大、整體均勻性W及晶體質(zhì)量適 配度差、發(fā)光效率低的不足，本發(fā)明提供了一種量子阱結(jié)構(gòu)及其生長方法；
[000引本發(fā)明還提供了一種L邸外延結(jié)構(gòu)及其生長方法
[0009] 采用本發(fā)明可W將樣品量子阱的能帶圖由銀齒形轉(zhuǎn)變?yōu)?角形，能夠大大提高內(nèi) 量子效率、顯著降低外延片內(nèi)應(yīng)力、提高外延晶體質(zhì)量、增強(qiáng)器件發(fā)光效率。
[0010] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0011] -種量子阱結(jié)構(gòu)，包括多個量子阱單元，所述量子阱單元包括由下至上依次設(shè)置 InGaN淺壘層、GaN量子壘層、第一 InGaN淺阱層、InGaN量子阱層、第二InGaN淺阱層。
[0012] 傳統(tǒng)的量子阱結(jié)構(gòu)中，量子壘層材料為GaN,量子阱層材料為InGaN,兩層交替生長 時由于InGaN和GaN材料的晶格適配誘發(fā)的極化電場存在，導(dǎo)致外延結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力增大，晶體 質(zhì)量差等缺陷，而本發(fā)明所設(shè)計(jì)的量子阱結(jié)構(gòu)中，量子壘層包括通低流量TMIn源的InGaN淺 壘層、不通TMIn源的GaN量子壘層，量子壘層包括通低流量TMIn源的第一 InGaN淺阱層、通正 常流量TMIn源的InGaN量子阱層、通低流量TMIn源的第二InGaN淺阱層，本發(fā)明設(shè)計(jì)的量子 阱結(jié)構(gòu)增加了通低流量TMIn源的InGaN淺壘層，使得量子壘層與量子阱層之間晶格適配度 增加，減少內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述量子阱單元的厚度為0.12-0.3WH;所述InGaN淺壘層的厚 度為0.06-0.15WI1;所述GaN量子壘層的厚度為0.0 l-0.02皿;所述第一 InGaN淺阱層的厚度 為0.02-0.04皿;所述InGaN量子阱層的厚度為0.0 l-0.05皿;所述第二InGaN淺阱層的厚度 為0.02-0.04]im;所述量子阱結(jié)構(gòu)包括12-16個所述量子阱單元。
[0014] -種L抓外延結(jié)構(gòu)，包括由上至下依次設(shè)置的襯底、N型GaN層、所述量子阱結(jié)構(gòu)、P 型GaN層。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述N型GaN層的厚度為3-4郵，所述P型GaN層的厚度為60- 120nm。
[0016] 上述L抓外延結(jié)構(gòu)的生長方法，包括采用MOCVD方法在襯底上生長外延層，具體步 驟包括：
[0017] (1化所述襯底上生長所述N型GaN層；
[001引（2)在所述N型GaN層上周期性生長所述量子阱結(jié)構(gòu)，具體包括：
[0019] @調(diào)節(jié)溫度至800-950。(：，通入150-2003。畑1的1]\〇11源和25-403。畑1的1]\1姑源，在所 述N型GaN層上生長所述InGaN淺壘層；
[0020] ②維持在所述InGaN淺壘層的溫度，通入25-40sccm的TMfei源，在所述InGaN淺壘層 上生長所述GaN量子壘層；
[0021] ③溫度降至750-900°C，通入350-450sccm的TMIn源和25-40sccm的TMfei源，在所述 GaN量子壘層上生長所述第一 InGaN淺阱層；
[0022] ④維持在所述第一 InGaN淺阱層的溫度，通入600-750sccm的TMIn源和25-40sccm 的TMGa源，在所述第一 InGaN淺阱層上生長所述InGaN量子阱層；
[0023] ⑤維持在所述第一 InGaN淺阱層的溫度，通入350-450sccm的TMIn源和25-40sccm 的TMGa源，在所述InGaN量子阱層上生長所述第二InGaN淺阱層；
[0024] (3)在所述量子阱結(jié)構(gòu)上生長所述P型GaN層。
[0025] 常規(guī)的量子阱結(jié)構(gòu)生長方法為:在一定溫度生長量子阱層，材料為InGaN,然后，升 溫生長量子壘層，材料為GaN,與常規(guī)的量子阱結(jié)構(gòu)生長方法相比，本發(fā)明主要是通過控制 TMIn源的流量變化、溫度優(yōu)化等來降低內(nèi)應(yīng)力和極化效應(yīng)，提升內(nèi)量子效率。
[00%] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟①中，調(diào)節(jié)溫度至830-900°C，通入160-180sccm的 TMIn 源；
[0027] 所述步驟@中，溫度降至78〇-840°(：，通入37〇-42〇3(3(3111的1]\〇11源；
[0028] 所述步驟④中，通入640-700sccm的TMIn源；
[00巧]所述步驟⑤中，通入370-420sccm的TMIn源；
[0030] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟①中，調(diào)節(jié)溫度至850°C，通入170sccm的TMIn源；
[0031] 所述步驟③中，溫度降至80(TC，通入400sccm的TMIn源；
[0032] 所述步驟④中，通入680sccm的TMIn源；
[0033] 所述步驟⑤中，通入400sccm的TMIn源；
[0034] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，在步驟(1)之前，清潔所述襯底表面:將所述襯底放進(jìn)MOCVD設(shè) 備的反應(yīng)腔內(nèi)，調(diào)節(jié)反應(yīng)腔的壓力為90-200mbar，溫度為1150-1250°C，使用氨氣作為載氣 進(jìn)行襯底表面清潔，持續(xù)時間為8-12min;
[0035] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟（1)中，具體步驟包括：將反應(yīng)腔壓力增加至300- SOOmbar，在所述襯底上生長所述N型GaN層。
[0036] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟(3)中，具體步驟包括:調(diào)節(jié)溫度為600-700°C，調(diào)節(jié) 壓力為300-800mbar，通入55000-65000sccm的畑3,通入25-50sccm的TMGa源，通入2000- 3000sccm的Cp2Mg源，在所述量子阱結(jié)構(gòu)上生長所述P型GaN層;Mg的滲雜濃度為化+19-化+ 20atom/cm3。
[0037] 本發(fā)明的有益效果為：
[0038] 本發(fā)明將量子阱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成由通低流量TMIn源的淺壘層(其材料為InGaN)、不通 TMIn源的量子壘層(其材料為GaN)、通低流量TMIn源的淺阱層(其材料為InGaN)、通正常流 量TMIn源的量子阱層(其材料為InGaN)、通低流量TMIn源的淺阱層(其材料為InGaN)組成的 五層結(jié)構(gòu)組成，通過運(yùn)種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)W及對TMIn源流量的變化控制和對生長溫度的優(yōu)化，量 子阱的能帶圖由銀齒型轉(zhuǎn)變?yōu)?角形，可W大幅增加每個量子阱層的電子或空穴的俘獲效 率，使外延片內(nèi)應(yīng)力降低10% W上，外延晶體發(fā)光效率提升9%左右。
【附圖說明】
[0039] 圖1是本發(fā)明所述L邸外延結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0040] 圖2是本發(fā)明所述量子阱結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0041 ]圖3是常規(guī)量子阱結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0042]圖4是本發(fā)明的量子阱結(jié)構(gòu)能帶示意圖。
[0043] 圖5是常規(guī)量子阱結(jié)構(gòu)能帶示意圖。
[0044] 1、襯底；2、N型GaN層；3、量子阱結(jié)構(gòu)；4、P型GaN層；5、InGaN淺壘層；6、GaN量子壘 層;7、第一 I nGaN淺阱層;8、InGaN量子阱層;9、第二I nGaN淺阱層；10、量子阱單元；11、量子 阱層；12、量子壘層。
【具體實(shí)施方式】
[0045] 下面結(jié)合說明書附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步限定，但不限于此。
[0046] 實(shí)施例1
[0047] -種量子阱結(jié)構(gòu)，包括多個量子阱單元10,所述量子阱單元10包括由下至上依次 設(shè)置InGaN淺壘層5、GaN量子壘層6、第一 InGaN淺阱層7 JnGaN量子阱層8、第二InGaN淺阱層 9。如圖2所示。
[004引量子阱單元10的厚度為0.12皿;InGaN淺壘層5的厚度為0.06皿;GaN量子壘層6的 厚度為0.0 l曲1;第一InGaN淺阱層7的厚度為0.02曲1; InGaN量子阱層8的厚度為0.Ol皿;第二 InGaN淺阱層9的厚度為0.02WI1;量子阱結(jié)構(gòu)3包括16個所述量子阱單元10。
[0049] 常規(guī)量子阱結(jié)構(gòu)中，量子壘層12材料為GaN,量子阱層11材料為InGaN,兩層交替生 長，如圖3所示，由于InGaN和GaN材料的晶格適配誘發(fā)的極化電場存在，導(dǎo)致外延結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng) 力增大，晶體質(zhì)量差等缺陷，而本發(fā)明所設(shè)計(jì)的量子阱結(jié)構(gòu)中，量子壘層包括通低流量TMIn 源的InGaN淺壘層5、不通TMIn源的GaN量子壘層6,量子壘層包括通低流量TMIn源的第一 InGaN淺阱層7、通正常流量TMIn源的InGaN量子阱層8、通低流量TMIn源的第二InGaN淺阱層 9,本發(fā)明設(shè)計(jì)的量子阱結(jié)構(gòu)增加了通低流量TMIn源的第一 InGaN淺阱層7及第二InGaN淺阱 層9,使得量子壘層與量子阱層之間晶格適配度增加，減少內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生。
[0050] 本發(fā)明的量子阱結(jié)構(gòu)能帶示意圖如圖4所示；常規(guī)量子阱結(jié)構(gòu)能帶示意圖如5所 示。常規(guī)量子阱結(jié)構(gòu)能帶為銀齒型，本發(fā)明的量子阱結(jié)構(gòu)能帶為=角形。
[0化1]實(shí)施例2
[0052]根據(jù)實(shí)施例1所述的一種量子阱結(jié)構(gòu)，其區(qū)別在于，量子阱單元10的厚度為0.3皿； InGaN淺壘層5的厚度為0.15皿;GaN量子壘層6的厚度為0.02皿;第一 InGaN淺阱層7的厚度 為0.04皿;InGaN量子阱層8的厚度為0.05皿;第二InGaN淺阱層9的厚度為0.04皿;量子阱結(jié) 構(gòu)3包括12個所述量子阱單元10。
[0化3]實(shí)施例3
[0054] 一種L邸外延結(jié)構(gòu)，包括由上至下依次設(shè)置的襯底UN型GaN層2、實(shí)施例1所述量子 阱結(jié)構(gòu)3、P型GaN層4dN型GaN層2的厚度為3皿，P型GaN層4的厚度為60nm。襯底1為藍(lán)寶石襯 底、碳化娃襯底或娃襯底，襯底1的厚度為200WI1。如圖1所示。
[0055] 本發(fā)明所述LED外延結(jié)構(gòu)為樣品1，常規(guī)外延結(jié)構(gòu)為樣品2,樣品1與樣品2的亮度對 比如表1所示：
[0化6] 表1
[0化7]
[0化引通過將兩組光功率數(shù)據(jù)對比，樣品1的光效比樣品2高出9%左右。
[0化9] 實(shí)施例4
[0060] -種L邸外延結(jié)構(gòu)，包括由上至下依次設(shè)置的襯底UN型GaN層2、實(shí)施例2所述量子 阱結(jié)構(gòu)3、P型GaN層4dN型GaN層2的厚度為4皿，P型GaN層4的厚度為120nm，襯底1為藍(lán)寶石 襯底、碳化娃襯底或娃襯底，襯底1的厚度為1 OOOwii。
[0061] 實(shí)施例5
[0062] 實(shí)施例3所述的L邸外延結(jié)構(gòu)的生長方法，包括采用MOCVD方法在襯底1上生長外延 層，具體步驟包括：
[0063] (1)清潔所述襯底1表面:將所述襯底1放進(jìn)MOCVD設(shè)備的反應(yīng)腔內(nèi)，調(diào)節(jié)反應(yīng)腔的 壓力為90mbar，溫度為115(TC，使用氨氣作為載氣進(jìn)行襯底1表面清潔，持續(xù)時間為8min;
[0064] (2)將反應(yīng)腔壓力增加至300mbar，在所述襯底1上生長所述N型GaN層2。
[0065] (3)在所述N型GaN層2上周期性生長所述量子阱結(jié)構(gòu)3,具體包括：
[0066] ①調(diào)節(jié)溫度至800 °C，通入ISOsccm的TMIn源和25sccm的TMGa源，在所述N型GaN層2 上生長所述InGaN淺壘層5;該層生長持續(xù)時間Is;
[0067] ②維持在所述InGaN淺壘層5的溫度，通入25sccm的TMGa源，在所述InGaN淺壘層5 上生長所述GaN量子壘層6;該層生長持續(xù)時間1S;
[006引③溫度降至750°C，通入350sccm的TMIn源和25sccm的TMfei源，在所述GaN量子壘層 6上生長所述第一 InGaN淺阱層7;該層生長持續(xù)時間Is;
[0069] ④維持在所述第一 InGaN淺阱層7的溫度，通入eOOsccm的TMIn源和25sccm的TMGa 源，在所述第一 InGaN淺阱層7上生長所述InGaN量子阱層8;該層生長持續(xù)時間2s;
[0070] ⑤維持在所述第一 InGaN淺阱層7的溫度，通入350sccm的TMIn源和25sccm的TMGa 源，在所述InGaN量子阱層8上生長所述第二InGaN淺阱層9;該層生長持續(xù)時間Is;
[0071] (4)調(diào)節(jié)溫度為600°C，調(diào)節(jié)壓力為300mbar，通入55000sccm的畑3,通入25sccm的 TMGa源，通入2000m的Cp2Mg源，在所述量子阱結(jié)構(gòu)3上生長所述P型GaN層4 ;Mg的滲雜濃度為 lE+19atom/cm3。
[0072] 常規(guī)的量子阱結(jié)構(gòu)生長方法為:在一定溫度生長量子阱層11，材料為InGaN,然后， 升溫生長量子壘層12,材料為GaN,與常規(guī)的量子阱結(jié)構(gòu)生長方法相比，在本實(shí)施例中，外延 片內(nèi)應(yīng)力降低12 %，外延晶體發(fā)光效率提升了 10 %。
[0073] 實(shí)施例6
[0074] 實(shí)施例4所述的L邸外延結(jié)構(gòu)的生長方法，包括采用MOCVD方法在襯底1上生長外延 層，具體步驟包括：
[0075] (1)清潔所述襯底1表面:將所述襯底1放進(jìn)MOCVD設(shè)備的反應(yīng)腔內(nèi)，調(diào)節(jié)反應(yīng)腔的 壓力為200mbar，溫度為1250°C，使用氨氣作為載氣進(jìn)行襯底1表面清潔，持續(xù)時間為12min;
[0076] (2)將反應(yīng)腔壓力增加至SOOmbar，在所述襯底1上生長所述N型GaN層2。
[0077] (3)在所述N型GaN層2上周期性生長所述量子阱結(jié)構(gòu)3,具體包括：
[007引①調(diào)節(jié)溫度至950°C，通入200sccm的TMIn源和40sccm的TMfei源，在所述N型GaN層2 上生長所述InGaN淺壘層5;該層生長持續(xù)時間2s;
[00巧]②維持在所述InGaN淺壘層5的溫度，通入40sccm的TMGa源，在所述InGaN淺壘層5 上生長所述GaN量子壘層6;該層生長持續(xù)時間2s;
[0080] ③溫度降至90(TC，通入450sccm的TMIn源和40sccm的TMfei源，在所述GaN量子壘層 6上生長所述第一 InGaN淺阱層7;該層生長持續(xù)時間2s;
[0081 ] ④維持在所述第一 InGaN淺阱層7的溫度，通入750sccm的TMIn源和40sccm的TMGa 源，在所述第一 InGaN淺阱層7上生長所述InGaN量子阱層8;該層生長持續(xù)時間3s;
[0082] ⑤維持在所述第一 InGaN淺阱層7的溫度，通入450sccm的TMIn源和40sccm的TMGa 源，在所述InGaN量子阱層8上生長所述第二InGaN淺阱層9;該層生長持續(xù)時間2s;
[0083] (4)調(diào)節(jié)溫度為700°C，調(diào)節(jié)壓力為SOOmbar，通入65000sccm的畑3,通入SOsccm的 TMGa源，通入3000sccm的Cp2Mg源，在所述量子阱結(jié)構(gòu)3上生長所述P型GaN層4; Mg的滲雜濃 度為化+20atom/cm3。
[0084] 常規(guī)的量子阱結(jié)構(gòu)生長方法為:在一定溫度生長量子阱層11，材料為InGaN,然后， 升溫生長量子壘層12,材料為GaN,與常規(guī)的量子阱結(jié)構(gòu)生長方法相比，本發(fā)明主要是通過 控制TMIn源的流量變化、溫度優(yōu)化等來降低內(nèi)應(yīng)力和極化效應(yīng)，在本實(shí)施例中，外延片內(nèi)應(yīng) 力降低10%，外延晶體發(fā)光效率提升了9%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種量子阱結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括多個量子阱單元，所述量子阱單元包括由下至上 依次設(shè)置InGaN淺皇層、GaN量子皇層、第一 InGaN淺阱層、InGaN量子阱層、第二InGaN淺阱 層。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種量子阱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述量子阱單元的厚度為 0.12-0.3μπι;所述InGaN淺皇層的厚度為0.06-0.15μπι ;所述GaN量子皇層的厚度為0.01-0.02μπι;所述第一 InGaN淺阱層的厚度為0.02-0.04μπι;所述InGaN量子阱層的厚度為0.01_ 0.05μπι;所述第二InGaN淺阱層的厚度為0.02-0.04μπι;所述量子阱結(jié)構(gòu)包括12-16個所述量 子阱單元。3. -種LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括由上至下依次設(shè)置的襯底、Ν型GaN層、權(quán)利要求 1或2所述量子阱結(jié)構(gòu)、P型GaN層。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述N型GaN層的厚度為3-4μ m，所述Ρ型GaN層的厚度為60-120nm〇5. 權(quán)利要求3或4所述的LED外延結(jié)構(gòu)的生長方法，其特征在于，包括采用MOCVD方法在 襯底上生長外延層，具體步驟包括： (1) 在所述襯底上生長所述N型GaN層； (2) 在所述N型GaN層上周期性生長所述量子阱結(jié)構(gòu)，具體包括： ① 調(diào)節(jié)溫度至800_950°C，通入150-200sccm的TMIn源和25-40sccm的TMGa源，在所述N 型GaN層上生長所述InGaN淺皇層； ② 維持在所述InGaN淺皇層的溫度，通入25-40sccm的TMGa源，在所述InGaN淺皇層上生 長所述GaN量子皇層； ③ 溫度降至750-900°C，通入350-450sccm的TMIn源和25-40sccm的TMGa源，在所述GaN 量子皇層上生長所述第一 InGaN淺阱層； ④ 維持在所述第一InGaN淺阱層的溫度，通入600-750sccm的TMIn源和25-40sccm的 TMGa源，在所述第一 InGaN淺阱層上生長所述InGaN量子阱層； ⑤ 維持在所述第一InGaN淺阱層的溫度，通入350-450sccm的TMIn源和25-40sccm的 TMGa源，在所述InGaN量子阱層上生長所述第二InGaN淺阱層； (3) 在所述量子阱結(jié)構(gòu)上生長所述P型GaN層。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的LED外延結(jié)構(gòu)的生長方法，其特征在于，所述步驟①中，調(diào)節(jié)溫 度至830-900°C，通入 160-180sccm 的 TMIn 源； 所述步驟@中，溫度降至78〇-840°(：，通入37〇-42〇8(^111的了]\〇11源； 所述步驟④中，通入640_700sccm的TMIn源； 所述步驟⑤中，通入370-420sccm的TMIn源。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的LED外延結(jié)構(gòu)的生長方法，其特征在于，所述步驟①中，調(diào)節(jié)溫 度至850°C，通入170sccm的TMIn源； 所述步驟③中，溫度降至800°C，通入400sccm的TMIn源； 所述步驟④中，通入680sccm的TMIn源； 所述步驟⑤中，通入400sccm的TMIn源。8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的LED外延結(jié)構(gòu)的生長方法，其特征在于，在步驟（1)之前，清潔 所述襯底表面:將所述襯底放進(jìn)MOCVD設(shè)備的反應(yīng)腔內(nèi)，調(diào)節(jié)反應(yīng)腔的壓力為90-200mbar， 溫度為1150-1250°C，使用氫氣作為載氣進(jìn)行襯底表面清潔，持續(xù)時間為8-12min。9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的LED外延結(jié)構(gòu)的生長方法，其特征在于，所述步驟（1)中，具體 步驟包括:將反應(yīng)腔壓力增加至300-800mbar，在所述襯底上生長所述N型GaN層。10. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的LED外延結(jié)構(gòu)的生長方法，其特征在于，所述步驟(3)中，具體 步驟包括：調(diào)節(jié)溫度為600-700°C，調(diào)節(jié)壓力為300-800mbar，通入55000-65000sccm的NH 3， 通入25-50sccm的TMGa源，通入2000-3000sccm的Cp2Mg源，在所述量子阱結(jié)構(gòu)上生長所述P 型 GaN 層;Mg 的摻雜濃度為 lE+19-lE+20atom/cm3。
【文檔編號】H01L33/00GK106098883SQ201610486136
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月27日
【發(fā)明人】曹志芳, 趙霞焱, 徐現(xiàn)剛
【申請人】山東浪潮華光光電子股份有限公司