[发明专利]GaN基LED外延结构的制备方法

权利要求书

1.一种GaN基LED外延结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

提供生长衬底，在所述生长衬底上生长缓冲层；

采用非连续生长工艺在所述缓冲层上生长未掺杂的GaN层；

在所述未掺杂的GaN层上生长N型GaN层；

在所述N型GaN层上生长InGaN/GaN超晶格量子阱结构；

在所述InGaN/GaN超晶格量子阱结构上生长InGaN/GaN多量子阱发光层结构；

在所述InGaN/GaN多量子阱发光层结构上依次生长AlGaN层、低温P型层及P型电子阻挡层；

在所述P型电子阻挡层上生长P型GaN层。

2.根据权利要求1所述的GaN基LED外延结构的制备方法，其特征在于：所述生长衬底为蓝宝石衬底、GaN衬底、硅衬底或碳化硅衬底。

3.根据权利要求1所述的GaN基LED外延结构的制备方法，其特征在于：所述缓冲层为GaN、AlGaN或AlGaN与GaN形成的周期性结构；所述缓冲层的生长温度为450℃～650℃，生长厚度为15nm～50nm。

4.根据权利要求1所述的GaN基LED外延结构的制备方法，其特征在于：采用非连续生长工艺在所述缓冲层上依次生长未掺杂的GaN层包括：

打开Ga源，在所述缓冲层上生长第一未掺杂GaN层；

关闭所述Ga源，中断生长一段时间；

再次打开Ga源，继续在所述第一未掺杂GaN层上生长第二未掺杂GaN层。

5.根据权利要求4所述的GaN基LED外延结构的制备方法，其特征在于：关闭Ga源中断生长的时间为10s～5mins。

6.根据权利要求4所述的GaN基LED外延结构的制备方法，其特征在于：所述第一未掺杂的GaN层及所述第二未掺杂的GaN层的生长温度均为1000℃～1200℃。

7.根据权利要求4所述的GaN基LED外延结构的制备方法，其特征在于：关闭Ga源中断生长的过程中，生长环境内持续通入NH₃。

8.根据权利要求1所述的GaN基LED外延结构的制备方法，其特征在于：所述N型GaN层的生长温度为1000℃～1200℃；所述N型GaN层及所述未掺杂的GaN层的总生长厚度为1.5μm～4.5μm；所述N型GaN层内的掺杂元素为Si，Si的掺杂浓度为1e19cm^-3～9e19cm^-3。

9.根据权利要求1所述的GaN基LED外延结构的制备方法，其特征在于：所述InGaN/GaN超晶格量子阱结构的生长温度为700℃～900℃；所述InGaN/GaN超晶格量子阱结构的周期对数为3～30；InGaN势阱中In组分的摩尔含量为1％～5％；InGaN势阱的厚度为1nm～4nm，GaN势垒的厚度为1nm～9nm。

10.根据权利要求1所述的GaN基LED外延结构的制备方法，其特征在于：所述InGaN/GaN多量子阱发光层结构的生长温度为700℃～900℃；所述InGaN/GaN多量子阱发光层结构的周期对数为5～18；InGaN势阱中In组分的摩尔含量为15％～20％；InGaN势阱的厚度为2nm～4nm，GaN势垒的厚度为3nm～15nm。

11.根据权利要求1所述的GaN基LED外延结构的制备方法，其特征在于：所述AlGaN层中Al组分的摩尔含量为2％～20％，所述AlGaN层的厚度范围为20nm～35nm；所述P型电子阻挡层为P型AlGaN、P型AlInGaN或P型AlGaN/GaN超晶格结构；所述P型电子阻挡层的总厚度范围为30nm～80nm，所述P型电子阻挡层中的掺杂元素为Mg，Mg掺杂浓度范围为1e18cm^-3～1e19cm^-3。

12.根据权利要求1所述的GaN基LED外延结构的制备方法，其特征在于：所述P型GaN层的厚度为30nm～150nm；所述P型GaN层中的掺杂元素为Mg，Mg的掺杂浓度为5e18cm^-3～1e20cm^-3。