[发明专利]一种GaN基白光LED外延结构及制备方法

权利要求书

1.一种GaN基白光LED外延结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

采用反应磁控溅射法在稀土元素掺杂YAG陶瓷或单晶衬底上制备双层外延缓冲层；该双层外延缓冲层自下而上依次为：第一层：单晶或多晶氮化铝或氮氧化铝缓冲层；第二层：单晶或多晶氮化铝缓冲层，其厚度为：第一层：0.1nm至2μm，第二层：0.1nm至2μm；

用金属有机化学气相沉积在所述双层外延缓冲层上生长GaN基LED外延结构，其中，GaN基LED外延结构自下而上依次为低温GaN缓冲层、高温GaN层、N型GaN层、InGaN/GaN多量子阱有源区、P型GaN层和高掺杂P型电极接触层；

采用反应磁控溅射法在稀土元素掺杂YAG陶瓷或单晶衬底上制备双层外延缓冲层，其具体操作为：

首先，将稀土元素掺杂YAG陶瓷或单晶衬底放入磁控溅射腔室内样品台上，开启抽真空及样品加热；所述稀土元素掺杂YAG陶瓷或单晶衬底中，稀土元素包括Ce、Eu、Nd和Yb中的一种或几种，掺杂浓度为0.05at％到0.5at％，衬底厚度为100μm到1000μm，作为衬底的稀土元素YAG陶瓷或单晶表面经过精细抛光，其表面粗糙度小于0.5nm；

随后，通入氩气，开启RF电源，对靶材进行等离子清洗；之后通入氩气、氮气或氧气，开始预溅射；RF功率为200W至1000W，反应溅射时对应自偏压为100-4000V；溅射气压为0.1Pa至1Pa；氩气流量范围为0至100sccm，氮气流量为0至50sccm，氧气流量为0至50sccm，且三种气体中至少有一种气体通入；

最后，打开挡板，根据条件依次溅射缓冲层第一层和第二层；

使用金属有机化学气相沉积在所述单晶或多晶氮化铝缓冲层上生长GaN基LED外延结构，具体包括：

在温度为500℃-700℃下生长50nm-300nm厚度的低温GaN缓冲层；

在温度为900℃-1200℃下生长2-4um厚度的高温GaN缓冲层；

在温度为900℃-1200℃下生长1um-3um的N型GaN层，其中，N型GaN层中的Si掺杂浓度为1×10¹⁷cm^-3-3×10²⁰cm^-3；

在温度为650℃-850℃下生长1-30个循环的InGaN/GaN多量子阱发光层；

在温度为800℃-1150℃下生长100nm-800nm的P型GaN层，其中，Mg掺杂浓度为1×10¹⁷cm^-3-3×10²⁰cm^-3；

在温度为800℃-1200℃下生长5nm-50nm的高掺杂P型电极接触层，其中，Mg掺杂浓度为1×10¹⁸cm^-3-5×10²⁰cm^-3。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，溅射靶材为铝靶材或氮化铝靶材；

样品加热温度为200℃至1300℃。

3.一种GaN基白光LED外延结构，其特征在于，采用权利要求1 或2所述的制备方法制得。