[发明专利]一种高亮度GaN基发光二极管外延片及其制备方法

权利要求书

1.一种高亮度GaN基发光二极管外延片，包括衬底、衬底上表面上方设置一非掺杂GaN层，非掺杂GaN层上表面上方依次设置一N型GaN复合层、有源层和P型GaN复合层，其特征在于，在非掺杂GaN层和N型GaN复合层之间进一步设置一极性转换层，所述极性转换层的材料为Mg元素掺杂浓度为1×10²⁰～5×10²⁰cm^-3的P型GaN。

2.根据权利要求1所述的高亮度GaN基发光二极管外延片，其特征在于，N型GaN层在从极性转换层一侧起依次包括氮面N型GaN层、分布布拉格反射镜层和N型GaN层。

3.根据权利要求2所述的高亮度GaN基发光二极管外延片，其特征在于，氮面N型GaN层具有粗化的表面形貌。

4.根据权利要求2所述的高亮度GaN基发光二极管外延片，其特征在于，所述分布布拉格反射镜层进一步是采用AlN/GaN、Al_xGa_1-xN/GaN和Al_yGa_1-yN/AlN三种材料组合中的任意一种构成的分布布拉格反射镜层，其中，中心波长为450nm，周期数为5～10，AlN的厚度为56nm，GaN的厚度为45nm，Al_xGaN_1-xN/GaN中x的取值为0.3～0.5，Al_xGaN_1-xN的厚度为48～53nm，Al_yGaN_1-yN/AlN中y的取值为0.15～0.5，Al_yGaN_1-yN厚度为46～53nm。

5.根据权利要求1所述的高亮度GaN基发光二极管外延片，其特征在于，所述P型复合层进一步包括P型电子阻挡层和P型层。

6.一种高亮度GaN基发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将衬底进行氮化处理；

在衬底的表面外延生长非掺杂GaN层；

在非掺杂GaN层的表面外延生长极性转换层，所述极性转换层的材料为P型GaN，掺杂元素为Mg，掺杂浓度为1×10²⁰～5×10²⁰cm^-3；

继续生长N型GaN复合层、有源层和P型GaN复合层。

7.根据权利要求6所述的高亮度GaN基发光二极管外延片的制备方法，其特

征在于，生长N型GaN复合层的步骤进一步包括：

在极性转换层表面外延生长氮面N型GaN层；

将氮面N型GaN层采用湿法腐蚀工艺进行粗化；

在粗化后的氮面N型GaN层表面外延生长分布布拉格反射镜层；

在分布布拉格反射镜层的表面外延生长N型GaN层。

8.根据权利要求7所述的高亮度GaN基发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述粗化用的湿法腐蚀工艺进一步包括一下方法中的一种或两种：

将氮面N型GaN层置于加热的KOH溶液中腐蚀；

将氮面N型GaN层置于加热的H₃PO₄溶液中腐蚀。

9.根据权利要求7所述的高亮度GaN基发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述分布布拉格反射镜层进一步是采用AlN/GaN、Al_xGa_1-xN/GaN和Al_yGa_1-yN/AlN三种材料组合中的任意一种构成的分布布拉格反射镜层，其中，中心波长为450nm，周期数为5～10，AlN的厚度为56nm，GaN的厚度为45nm，Al_xGaN_1-xN/GaN中x的取值为0.3～0.5，Al_xGaN_1-xN的厚度为48～53nm，Al_yGaN_1-yN/AlN中y的取值为0.15～0.5，Al_yGaN_1-yN厚度为46～53nm。