[发明专利]一种氮化镓基红光外延片结构及制备方法

说明书

本发明提供一种氮化镓基红光外延片结构及制备方法，包括蓝宝石衬底、缓冲层、N型层、有源区发光层和P型层，在蓝宝石衬底上依次覆盖有缓冲层、N型层、有源区发光层和P型层，其特征在于：所述有源区发光层包含若干对MQW阱层和垒层，且MQW阱层和垒层分别为In_yGa_1‑yN量子阱阱层和GaN垒层，其中，y的范围为0.1~0.3；本发明是以GaN基结构来生长红光外延片，其结构简单、原材料安全、工艺容易实现，安全可靠，有利于降低对人体的伤害和环境的污染。

技术领域

本发明涉及一种红光外延片结构及制备方法，尤其是一种以GaN基生长结构生长红光外延片及制备方法，属于半导体外延结构的技术领域。

背景技术

20世纪90年代初，随着红、橙 、黄色AlGaInP高亮度LED的产业化，揭开了LED发展的新篇章。A1GaInP红光LED具有电流承受力强、发光效率高以及耐高温等优点，在照明、显示、指示灯中的应用具有不可替代的地位，广泛应用于汽车、电子等照明的各个领域。

磷化镓红光外延片是目前制造红色LED发光二极管的核心基础材料，而普通红光LED的用量是目前所有LED中最大的一种，约占LED总产量的40～50%。近几年政府和相关研究机构高度重视LED外延生长和芯片制造技术的开发，投入了大量资金和人力加以研究，其发展速度和技术成熟度较高。然而，由于生长红光外延片的主要原材料包含As和P成份等剧毒物质，生长过程及后期维护中不可避免地对人体及环境产生一定的危害。

目前，使用GaN基生长的外延片，虽然无毒无污染，但是现有工艺方法使用GaN基生长的外延片只能达到蓝绿光的波段，无法实现红光显示，因此，寻找无毒无污染或较小污染的生长红光LED的方法已成为迫切需要解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺点，提供一种以GaN基结构生长红光外延片及制备方法，该红光外延片是以GaN基结构来生长红光外延片，其结构简单、原材料安全、工艺方便安全可靠，不仅降低了对人体的伤害和环境的污染，而且实现了红光显示。

为实现以上技术目的，本发明采用的技术方案是：一种氮化镓基红光外延片结构，包括蓝宝石衬底、缓冲层、N型层、有源区发光层和P型层，在蓝宝石衬底上依次覆盖有缓冲层、N型层、有源区发光层和P型层，其特征在于：所述有源区发光层包含若干对MQW阱层和MQW垒层，且MQW阱层和MQW垒层分别为InyGa-yN量子阱阱层和GaN垒层，其中，y的范围为0.1~0.3。

、根据权利要求所述的一种氮化镓基红光外延片结构，其特征在于，有源区发光层中包含5~10对交替分布的In_yGa_1-yN/GaN。

进一步地，在每对MQW阱层和MQW垒层中，In_yGa_1-yN量子阱阱层的厚度为2~7nm。

进一步地，在每对MQW阱层和MQW垒层中，GaN垒层的厚度为6~18nm。

进一步地，在每对MQW阱层和MQW垒层中，GaN垒层中掺杂杂质为Si元素，且掺杂Si的浓度为5E+16～6E+17atoms/cm³。

进一步地，根据公式λ=1240/E_g，其中，λ为波长，E_g为禁带宽度，当调整禁带宽度E_g在1.6~2.0eV范围时，有源区发光层4可发出红光，红光波长λ范围为620~760nm。