[发明专利]一种发光二极管的外延片及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电子技术领域，特别涉及一种发光二极管的外延片及制备方法。

背景技术

发光二极管(英文：Light Emitting Diode，简称：LED)作为光电子产业中极具影响力的新产品，具有体积小、使用寿命长、颜色丰富多彩、能耗低等特点，广泛应用于照明、显示屏、信号灯、背光源、玩具等领域。芯片是LED的核心组件，它由外延片经过多道工序加工而成。

通常外延片包括蓝宝石衬底和依次生长在蓝宝石衬底上的缓冲层、未掺杂GaN层、n型层、多量子阱层和p型层。蓝宝石的主要组分为Al₂O₃，Al₂O₃与GaN之间存在很大的晶格失配，虽然缓冲层可以起到一定的缓冲作用，减少Al₂O₃与GaN之间的晶格失配，但是外延片的生长过程中仍然会产生较多的晶格缺陷，导致外延片晶体质量较差，影响LED的可靠性和稳定性。

发明内容

为了解决GaN与蓝宝石衬底的晶格失配度较高导致外延片的生长过程中会产生较多的晶格缺陷的问题，本发明实施例提供了一种发光二极管的外延片及制备方法。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种发光二极管的外延片，所述外延片包括蓝宝石衬底和依次层叠在所述蓝宝石衬底上的缓冲层、成核层、未掺杂GaN层、n型层、多量子阱层和p型层，所述成核层包括交替层叠的SiN子层和Al_xGa_1-xN子层，其中0＜x＜1。

优选地，0.1≤x≤0.3。

进一步地，所述SiN子层的厚度为2～30nm，所述Al_xGa_1-xN子层的厚度为2～30nm。

优选地，所述SiN子层和所述Al_xGa_1-xN子层的层数相同，且所述SiN子层的层数为10～80。

优选地，所述成核层的厚度大于或等于200nm。

另一方面，本发明实施例还提供了一种发光二极管的外延片的制备方法，所述制备方法包括：

提供一蓝宝石衬底；

在所述蓝宝石衬底上外延生长缓冲层；

在所述缓冲层上生长成核层；

在所述成核层上生长未掺杂GaN层；

在所述未掺杂GaN层上生长n型层；

在所述n型层上生长多量子阱层；

在所述多量子阱层上生长p型层，

其中，所述成核层包括交替生长的SiN子层和Al_xGa_1-xN子层，其中0＜x＜1。

进一步地，所述SiN子层的生长压力为300～900torr，所述Al_xGa_1-xN子层的生长压力为100～900torr。

优选地，所述SiN子层和所述Al_xGa_1-xN子层的层数相同，且所述SiN子层的层数为10～80。

可选地，所述在所述缓冲层上生长成核层，包括：

在氢气气氛或氮氢混合气氛中生长所述成核层。

可选地，所述在氢气气氛或氮氢混合气氛中生长所述成核层，包括：

在氢气气氛中生长所述SiN子层，在氮氢混合气氛中生长所述Al_xGa_1-xN子层。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过在缓冲层和未掺杂GaN层之间设置一层成核层，成核层包括交替层叠的SiN子层和Al_xGa_1-xN子层，Al_xGa_1-xN与蓝宝石衬底、GaN的晶格匹配较好，Al_xGa_1-xN层和SiN层交替层叠形成超晶格结构，GaN和蓝宝石衬底之间的晶格失配度降低，晶格缺陷减少，晶格质量提高。LED的可靠性和稳定性得以提升。而且可以避免应力的产生，改善外延片的翘曲度，提高发光效率和抗静电能力。另外，SiN层可以提供电子，有利于电流的扩展，降低外延片的正向电压，进一步提高发光效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。