[发明专利]一种LED外延结构及其生长方法

权利要求书

1.一种LED外延结构，其特征在于：由下至上依次包括蓝宝石衬底(1)、低温缓冲层(2)、GaN层(3)、掺杂Si的N型GaN层(4)、发光层(5)、P型AlGaN层(6)以及掺Mg的P型GaN层(7)；

所述发光层(5)包括周期数为6-16个发光单层(51)，每个所述发光单层(51)由下至上依次包括低铟组分层(511)、铟渐变层(512)、高铟组分层(513)以及GaN垒层(514)，其中：所述低铟组分层(511)中铟的含量保持不变，其含量为3％-10％；所述高铟组分层(513)中铟的含量固定不变，其含量为20％-30％；由下至上，所述铟渐变层(512)内铟的含量由所述低铟组分层(511)中铟的含量渐变到所述高铟组分层(513)中铟的含量。

2.根据权利要求1所述的LED外延结构，其特征在于：

所述低温缓冲层(2)的厚度为20-30nm；

所述GaN层(3)的厚度为3-4μm；

所述掺杂Si的N型GaN层(4)的厚度为3-4μm；

所述发光单层(51)中：所述低铟组分层(511)以及铟渐变层(512)的厚度均为0.2-0.6nm；所述高铟组分层(513)的厚度为1.5-3nm；所述GaN垒层(514)的厚度为11-12nm；

所述P型AlGaN层(6)的厚度为20-30nm；

所述掺Mg的P型GaN层(7)的厚度为100-150nm。

3.一种LED外延的生长方法，其特征在于，包括生长发光层(5)，所述发光层(5)的生长过程具体是：生长周期数为6-16个的发光单层(51)，所述发光单层(51)的生长过程具体是：先在700℃-750℃温度下生长掺杂铟的厚度为0.2-0.6nm的In_x1Ga_(1-x1)N低铟组分层(511)，其中x1＝0.03-0.10且该层铟含量固定不变；其次继续生长掺杂铟的厚度为0.2-0.6nm的In_x2Ga_(1-x2)N铟渐变层(512)；再生长掺杂铟的厚度为1.5-3nm的In_x3Ga_(1-x3)N高铟组分层(513)，其中x3＝0.20-0.30且该层铟含量固定不变；最后在温度为800-850℃条件下生长GaN垒层(514)；

所述铟渐变层(512)由下至上其内部铟的含量x2由所述低铟组分层(511)中铟的含量x1渐变到所述高铟组分层(513)中铟的含量x3。

4.根据权利要求3所述的LED外延的生长方法，其特征在于：还包括：

蓝宝石衬底(1)的预处理，具体是：在1000℃-1200℃的氢气气氛下高温处理蓝宝石衬底(1)3-5分钟；

生长低温缓冲层(2)，具体是：将经过第一步处理后的蓝宝石衬底(1)降温至530℃-560℃；在蓝宝石衬底(1)上生长厚度为20-30nm的低温缓冲层(2)；

生长GaN层(3)，具体是：升高温度至1000℃-1100℃，在所述低温缓冲层(2)上持续生长厚度为3-4μm的GaN层(3)；

生长掺杂Si的N型GaN层(4)，具体是：在所述GaN层(3)上生长厚度为3-4μm持续掺杂Si的N型GaN层(4)，其中，所述Si的掺杂浓度为1E19-2E19atoms/cm³；

生长P型AlGaN层(6)，具体是：升高温度至900℃-930℃，在所述发光层(5)上持续生长厚度为20-30nm的P型AlGaN层(6)，其中：Al的掺杂浓度为1E20-2E20atoms/cm³，Mg的掺杂浓度为8E18-1E19atoms/cm³；

生长掺Mg的P型GaN层(7)，具体是：温度升至930℃-1000℃，在所述P型AlGaN层(6)上持续生长厚度为100-150nm的掺Mg的P型GaN层(7)，其中，Mg的掺杂浓度为5E18-1E19atoms/cm³。

5.根据权利要求3所述的LED外延的生长方法，其特征在于，还包括后处理，所述后处理具体是：生长完成P型GaN层(7)后降温至700℃-750℃，保温20-30min，冷却后即得LED外延结构。

6.根据权利要求3-5任意一项所述的LED外延的生长方法，其特征在于：所述发光单层(51)的生长周期数为10个。