[实用新型]一种硅基GaN外延生长结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及硅基GaN结构领域，特别是涉及一种具有高可靠性、高亮度的硅基GaN外延生长结构。

背景技术

近年来，随着相关技术的逐步发展和价格的下降，LED光源越来越被人们所接受，有逐步代替白炽灯和日光灯等传统光源的趋势。

但是，目前GaN外延的LED的发展受阻于外延片与衬底的晶格失配而产生位错，尤其是因外延生长结构不良造成LED可靠性差、亮度低。

例如申请号为CN201220470721.5，公开号为CN202957285U的中国专利“一种有效提高LED侧面出光的外延结构”，公开了一种有效提高LED侧面出光的外延结构，其特征在于：该结构位于生长衬底上，包括N型层、有源层、GaN/AlGaN超晶格层，以及p型层，其中，所述的GaN/AlGaN超晶格层横截面的侧面边缘具有锯齿形或波浪形的轮廓。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提出一种硅基GaN外延生长结构。本实用新型的结构具有高可靠性、高亮度的优点。

本实用新型采用以下技术方案来实现：

一种硅基GaN外延生长结构，其特征在于：包括硅衬底、缓冲层、第一N型GaN层、第二N型GaN层、多量子阱层、第一P型GaN层和第二P型GaN层，所述缓冲层覆盖在硅衬底上，第一N型GaN层覆盖在缓冲层上，第二N型GaN层覆盖在第一N型GaN层上，多量子阱层覆盖在第二N型GaN层上，第一P型GaN层覆盖在多量子阱层上，第二P型GaN层覆盖在第一P型GaN层上。

所述缓冲层为二氧化硅缓冲层，二氧化硅缓冲层的单晶晶格处于硅单晶与GaN晶格之间。能极大地缓解硅衬底与GaN之间的晶格失配，降低外延片中的位错密度。

所述缓冲层的厚度为30nm-50nm。

所述第一N型GaN层的厚度为90nm-110nm，第一N型GaN层是用氨气、硅烷和三甲基镓在缓冲层上生长而成，第一N型GaN层是掺杂硅的浓度为5×10²⁰/cm³的N型GaN层。

所述第二N型GaN层的厚度为1.0μm -1.5μm，第二N型GaN层是用氨气、三甲基镓和硅烷在第一N型GaN层上生长而成，第二N型GaN层是掺杂硅的浓度为5×10²²/cm³的N型GaN层；第二N型GaN层可提供大量电子，与第二P型GaN层的大量空穴复合增大芯片工作电流，提升LED亮度。

所述多量子阱层的厚度为50nm-500nm。多量子阱层是用三甲基铝、三甲基铟、三甲基镓和氨气在第二N型GaN层上生长而成。

所述第一P型GaN层的厚度为10nm-50nm。第一P型GaN层是用氨气、二茂镁和三甲基镓在多量子阱层上生长而成，第一P型GaN层是掺杂镁的浓度为5×10²⁰/cm³的P型GaN层，第一P型GaN层作为电子阻挡层阻挡电子溢出，提高电子利用率，提高发光效率。

所述第二P型GaN层的厚度为10nm-150nm，第二P型GaN层是用氨气、三甲基镓和二茂镁在第一P型GaN层上生长而成，第二P型GaN层是掺杂镁的浓度为5×10²²/cm³的P型GaN层，第二P型GaN层可提供大量空穴，与第二N型GaN层的大量电子复合增大芯片工作电流，提升LED亮度。

本实用新型与现有技术相比，其优点在于：

1、本实用新型通过缓冲层缓解晶格失配，降低位错密度，提高外延片质量，增大可靠性。

2、本实用新型增加了第二N型GaN层和第二P型GaN层，第二P型GaN层是掺杂镁的浓度为5×10²²/cm³的P型GaN层，第二N型GaN层是掺杂硅的浓度为5×10²²/cm³的N型GaN层，可提供大量电子、空穴，增大芯片工作电流，提升亮度。

3、本实用新型可利用掺杂镁的浓度为5×10²⁰/cm³的P型GaN层作为电子阻挡层阻挡电子溢出，提高电子利用率，提高发光效率。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图

图中标记：1、第二P型GaN层，2、第一P型GaN层，3、多量子阱层，4、第二N型GaN层，5、第一N型GaN层，6 缓冲层，7 硅衬底。

具体实施方式

实施例1：