[发明专利]LED外延层结构、生长方法及具有该结构的LED芯片

说明书

技术领域

本发明涉及LED(发光二极管)发光器件领域，特别地，涉及一种LED外延层结构、生长方法及具有该结构的LED芯片。

背景技术

宽带隙的GaN半导体材料具有良好的化学稳定性、热稳定性和较高的击穿电压，是继第一代硅材料和第二代砷化镓材料之后的第三代新型半导体材料。其三元合金铟镓氮(In_xGa_(1-x)N)的带隙从0.7eV到3.4eV连续可调，发光波长覆盖了可见光和近紫外光的区域。被认为是制造高亮度蓝、绿发光二极管和白光发光二极管的理想材料，现已广泛应用于照明、显示屏、背光源、信号灯等领域。

在InGaN/GaN基发光LED结构中，如图1所示，包括依次叠置的衬底1′、GaN成核层2′、非掺杂uGaN缓冲层3′、nGaN层4′、第一掺In阱层5’、第二掺In阱层6′、P型AlGaN层7′、P型GaN层8′和掺Mg欧姆接触层9′。该外延层结构的一侧从该外延层结构的顶面蚀刻至nGaN层4′上。该外延层结构中的多量子阱区域包括第一掺In阱层5’、第二掺In阱层6′，能适度的提升LED芯片的发光效率。

P-AlGaN层7′通常被插入多量子阱区域和P层GaN层8′之间，作为电子阻挡层将电子束缚在量子阱区域里。使得LED芯片在通以大电流时，电子能尽量少的溢出多量子阱区域，有效降低droop效应。但由于AlGaN与多量子阱区域晶格失配，因而影响了LED芯片的发光效率。

发明内容

本发明目的在于提供一种LED外延层结构、生长方法及具有该结构的LED芯片，以解决现有技术中LED外延层结构中发光效率低的技术问题。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种LED外延层结构，包括多量子阱区和设置于多量子阱区顶面上的P型AlGaN层，还包括过渡层，过渡层设置于多量子阱区和P型AlGaN层之间，过渡层为AIInGaN层或AlGaN/InGaN超晶格结构。

进一步地，过渡层为AlGaN/InGaN超晶格结构。

进一步地，AlGaN/InGaN超晶格结构中包括多个依次叠置的超晶格单元，超晶格单元包括依次叠置的超晶格In_xGa_(1-x)N层和超晶格Al_yGa_(1-y)N层，超晶格In_xGa_(1-x)N层的厚度为1～3nm，超晶格Al_yGa_(1-y)N层的厚度为1～3nm，超晶格单元数为4～6个，超晶格In_xGa_(1-x)N层中的x＝0.05～0.15，超晶格Al_yGa_(1-y)N层中y＝0.05～0.15。

进一步地，AIInGaN层为Al_yIn_xGa_(1-x-y)N，其中，x＝0.05～0.15，y＝0.05～0.15，AlInGaN层厚度为6～18nm。

进一步地，P型AlGaN层的厚度为20～30nm。

进一步地，多量子阱区包括依次叠置的第一多量子阱层和第二多量子阱层，第一多量子阱层包括多个依次叠置的第一单元，第一单元包括依次叠置的第一GaN层和第一In_xGa_(1-x)N层，第一In_xGa_(1-x)N层中的x＝0.05～0.08，第一GaN层的厚度为30～50nm，第一In_xGa_(1-x)N层的厚度为1～3nm，第一单元个数为3～4。

进一步地，第二多量子阱层包括多个依次叠置的第二单元，第二单元包括依次叠置的第二In_xGa_(1-x)N层和第二GaN层，第二In_xGa_(1-x)N层厚度为1～4nm，第二In_xGa_(1-x)N层中的x＝0.20～0.21，第二GaN层厚度为10～14nm，第二单元个数为12～14个。