[发明专利]一种绿光发光二极管的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氮化镓(GaN)为基的III-V族氮化物材料的有机金属气相淀积(MOCVD) 外延生长方法，尤其是涉及一种绿光发光二极管的制造方法。

背景技术

GaN基III-V族氮化物是重要的直接带隙的宽禁带半导体材料。GaN基材料具有优异的材 料机械和化学性能，优异的光电性质，室温下其带隙范围从0.7eV(InN)到6.2eV(AlN)，发光 波长涵盖了远红外、红外、可见光、紫外光及深紫外，GaN基材料在蓝光、绿光、紫光及白 光二极管等光电子器件领域有广泛的应用背景。

近几年GaN基蓝光LED的外量子效率获得重大提高，达到45％(参见：Appl.Phys.Lett 89， 071109)，但是绿光发光二极管的外量子效率相对于GaN基蓝光LED低得多(参见：Appl.Phys． Lett 86，101903等)，绿光发光二极管需要高质量的高In组分InxGal-xN/GaN量子阱(x≥15％)， 然而由于高In组分的InGaN材料容易发生In的相分离，并且InxGaN/GaN多量子阱的界面 容易产生大量的V型缺陷，上述是绿光LED外量子效率低，抗静电能力差的主要原因。

鉴于此，有必要提供一种新的工艺方法克服上述缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种绿光发光二极管的制造方法，通过在外延生长 InGaN/GaN量子阱中引入一层插入层的方法减少InGaN和GaN间的V型缺陷，并减少In组 分的析出，从而获得高亮度的，抗静电能力强的绿光发光二极管。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种绿光发光二极管的制造方法，其 采用MOCVD方法，利用高纯NH3做N源，三甲基镓或三乙基镓做镓源，三甲基铟做铟源， 三甲基铝做铝源，硅烷用作n型掺杂剂，二茂镁用作p型掺杂剂，其特征在于，该方法包括 以下步骤：

步骤一，在MOCVD反应室里高温下用H2处理蓝宝石衬底表面，然后降温生长低温成 核层，接着在高温下生长GaN缓冲层，该GaN缓冲层包括非掺杂GaN层及掺Si的n型GaN 层；

步骤二，将温度降低到650～750℃间，载气切换为N2，在GaN缓冲层上生长In_xGa_1-xN/GaN 量子阱，其中0.15≤x≤0.35，所述In_xGa_1-xN/GaN量子阱包括InGaN阱层，插入层及GaN垒 层，其中TEGa的摩尔流量为0.1×10^-5摩尔/分钟至1.5×10^-5摩尔/分钟，TMIn的摩尔流量 为5×10^-5摩尔/分钟至10×10^-5摩尔/分钟之间或TMA1的摩尔流量为0～1.0×10^-5摩尔摩尔/ 分钟，NH3的流量为12升/分钟。

步骤三，在In_xGa_1-xN/GaN量子阱层上生成p型AlGaN电子阻挡层及p型GaN层。

作为本发明的一种优选方案之一，该插入层是In_yGa_1-yN，其中x<y≤1，并且该层的厚度 0.1～5nm。

作为本发明的一种优选方案之一，该插入层是Al_zGa_1-zN，其中0<z≤1，并且该层的厚度为 0.1～5nm。

作为本发明的一种优选方案之一，该插入层是Al_aIn_bGa_1-a-bN，其中0<a<1，0<b<1并且a，b 的取值需满足其势垒高于GaN的势垒，该层的厚度为0.1～5nm。

作为本发明的一种优选方案之一，该插入层是In_cAl_1-cN，其中x<c≤1，该层的厚度为 0.1～5nm。

作为本发明的一种优选方案之一，该包含插入层的InGaN/GaN多量子阱适用于但不局限 于绿光发光二极管，并且量子阱的数目为1～20。