[发明专利]一种白光LED外延结构及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电技术领域的一种LED芯片的制备方法，尤其涉及一种白光LED外延片的制备方法。 

背景技术

LED作为一种新型光源，由于具有节能、环保、寿命长、启动速度快、能控制发光光谱和禁止带幅的大小使色彩度更高等传统光源无可比拟的优势而得到了空前的发展。 

目前，白光LED在照明淋雨的用途越来越广泛。现在白光LED的白光产生方式同城都是在发蓝光的LED芯片上涂抹YAG荧光粉，其中不乏浪遇到荧光粉后激发荧光粉，使荧光粉发黄光，黄光与剩余蓝光混合即发出白光。 

但对于普通蓝光LED芯片，其光电转换效率一般低于30％，即使是目前最好的LED芯片，其光电转换效率也不会高于50％。因此LED在发光时将伴随产生大量的热。一般在点亮的芯片周围，温度会到达150摄氏度至200摄氏度。这样的温度将造成荧光粉的效率下降20-30％，从而产生光源的色温与色坐标的偏移。同时也影响了LED光源的光效与稳定性。 

发明内容

本发明旨在解决现有技术的前述问题，本发明提供一种无需使用荧光粉，在新型稀土元素掺杂的YAG陶瓷或单晶衬底上生长的一种GaN基白光LED外延片，同时还提供该外延片的生长工艺。 

为实现上述目的，一种GaN基白光LED外延片，其结构自下而上依次为衬底、低温AlN缓冲层、低温GaN缓冲层、GaN缓冲层、n型GaN层、AlGaN阻挡层、InGaN/GaN多量子阱发光层、AlGaN阻挡层、P型GaN层和高掺杂p 型GaN电极接触层，其衬底采用稀土元素掺杂的YAG陶瓷或单晶。 

所述稀土元素掺杂的YAG陶瓷或单晶中稀土元素选自Ce、Eu、Er、Nd、Tb、Sm、Tm、Dy或Yb，掺杂量为0.005到25wt.％。 

所述的稀土元素可选其中一种或任意几种。 

所述稀土元素掺杂的YAG陶瓷或单晶衬底的YAG陶瓷或单晶表面经过精细抛光，其表面粗糙度达到0.1-0.3nm。 

稀土元素掺杂的YAG陶瓷或单晶衬底上生长的一种GaN基白光LED外延片，其生长采用金属有机化合物化学气相沉积方法，生长工艺为依次进行以下步骤： 

(1)首先将YAG陶瓷或单晶衬底在800℃-1400℃，氢气气氛里进行高温清洁处珲5-20分钟； 

(2)温度下降至500℃-700℃，生长15-60nm厚度低温AlN缓冲层； 

(3)温度保持在500℃-700℃，生长50nm-300nm厚度低温GaN缓冲层； 

(4)温度升高至900℃-1200℃，生长2-4um厚度高温GaN缓冲层； 

(5)温度升高至900℃-1200℃，生长1um-3um的n型GaN层，Si参杂溶度为1×10¹⁷cm^-3-3×10²⁰cm^-3； 

(6)温度降至650℃-850℃，生长1-30个循环的InGaN/GaN多量子阱层； 

(7)温度800℃-1150℃，生长100nm-800nm的p型GaN层，掺杂溶度为1×10¹⁷cm^-3-3×10²⁰cm^-3； 

(8)温度800℃-1150℃，生长5nm-50nm的高掺杂p型GaN电极接触层，Mg参杂溶度为1×10¹⁸cm^-3-5×10²⁰cm^-3。 

本发明通过利用稀土元素掺杂的YAG陶瓷或单晶为衬底，在其表面生长 GaN基蓝光LED外延结构，使蓝光激发YAG陶瓷或单晶衬底从而混合为白光。从而实现了GaN基白光LED外延片的生长，避免了传统白光LED中荧光粉的使用，从而有效的避免了因为高温造成的荧光粉量子效率下降、光源的色温，色坐标漂移。同时也简化了白光LED生产程序，大大降低了白光LED生产成本。 

附图说明

图1一种白光LED外延结构示意图。 

具体实施方式