[发明专利]一种氮化镓基发光二极管的外延片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氮化镓基发光二极管的外延片及其制备方法，属于半导体技术领域。所述外延片包括蓝宝石衬底、以及依次层叠在所述蓝宝石衬底上的缓冲层、未掺杂GaN层、N型层、有源层和P型层，所述有源层由若干InGaN量子点组成。本发明通过由若干InGaN量子点组成有源层，InGaN量子点可以阻断原位生长形成的缺陷和位错继续延伸，解决外延生长导致的应力和极化带来的不良影响，提升LED的发光效率。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种氮化镓基发光二极管的外延片及其制备方法。

背景技术

氮化镓(GaN)具有良好的热导性能，同时具有耐高温、耐酸碱、高硬度等特征，广泛应用于各种波段的发光二极管(英文：Light Emitting Diode，简称：LED)。GaN基LED的核心组件是芯片，芯片包括外延片和设于外延片上的电极。

GaN基LED外延片通常采用金属有机化合物化学气相沉积(英文：Metal-organicChemical Vapor Depositio，简称：MOCVD)原位制备技术，在蓝宝石衬底上依次生长GaN缓冲层、未掺杂的GaN层、N型GaN层、多量子阱层和P型GaN层。其中，多量子阱层包括交替层叠的InGaN量子阱层和GaN量子垒层。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

蓝宝石衬底和氮化镓晶格之间晶格失配，造成外延生长过程中会产生应力和极化，MOCVD原位生长导致缺陷和位错沿生长方向延伸到多量子阱层，影响整个LED的发光效率。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种氮化镓基发光二极管的外延片及其制备方法。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种氮化镓基发光二极管的外延片，所述外延片包括蓝宝石衬底、以及依次层叠在所述蓝宝石衬底上的缓冲层、未掺杂GaN层、N型层、有源层和P型层，所述有源层由若干InGaN量子点组成。

可选地，所述InGaN量子点的颗粒尺寸为0.2～20nm。

可选地，所述有源层的厚度为2～150nm。

在本发明一种可能的实现方式中，所述InGaN量子点铺设在所述N型层上。

在本发明另一种可能的实现方式中，所述InGaN量子点吸附在载体层上，所述载体层铺设在所述N型层上。

可选地，所述载体层的材料采用ZnO、TiO₂、GaN、GaO中的一种或多种。

优选地，所述载体层中掺杂有Al、Sn、In、Ni中的一种或多种。

另一方面，本发明实施例提供了一种氮化镓基发光二极管的外延片的制备方法，所述制备方法包括：

将蓝宝石衬底放入金属有机化合物化学气相沉积设备中，在所述蓝宝石衬底上依次原位生长缓冲层、未掺杂GaN层、N型层；

将所述蓝宝石衬底放入水热釜中，采用水热合成法在所述N型层上形成由若干InGaN量子点组成的有源层；

将所述蓝宝石衬底放入所述金属有机化合物化学气相沉积设备中，在所述有源层上原位生长P型层。

可选地，所述InGaN量子点的颗粒尺寸为0.2～20nm。

可选地，所述有源层的厚度为2～150nm。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：