[发明专利]一种发光二极管及其制备方法

权利要求书

1.一种发光二极管，其特征在于，包括：

衬底；

在所述衬底表面依次堆叠的缓冲层、第一型电流扩展层、多量子阱层和第二型接触层；其中，

所述多量子阱层将传统结构中多量子阱层的最后一层量子垒层和电子阻挡层替换为包括多个第一类超晶格层和多个第二类超晶格层的超晶格结构，即包括多个堆叠设置的量子周期层和位于多个量子周期层背离衬底一侧的超晶格结构，所述量子周期层包括量子垒层和位于所述量子垒层背离所述衬底一侧的量子阱层，所述第二型接触层位于与所述衬底距离最大的量子阱层背离衬底一侧表面；

所述超晶格结构包括多个第一类超晶格层和多个第二类超晶格层，所述第一类超晶格层和第二类超晶格层交替堆叠设置，从衬底开始由下往上排列的多个第一类超晶格层中的铝组分依次排列，构成第一数组，所述第一数组中的元素呈先增加后减小的排布方式；

所述超晶格结构中第一类超晶格层和第二类超晶格层的数量相同；

所述第一数组中的元素的最大值的取值范围为0.75±0.05，包括端点值。

2.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述超晶格结构包括N个第一类超晶格层，N为奇数；

所述第一数组中排布顺序为(N+1)/2的元素为所述第一数组中取值最大的元素。

3.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，多个第二类超晶格层中的铝组分取值相同。

4.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述超晶格结构包括M个第二类超晶格层，从衬底开始由下往上排列的多个第二类超晶格层中的铝组分依次排列，构成第二数组，所述第二数组中的前X个元素的取值相同，所述第二数组中第X+1个元素到第M个元素呈递减方式排布。

5.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述超晶格结构包括M个第二类超晶格层，从衬底开始由下往上排列的多个第二类超晶格层中的铝组分依次排列，构成第二数组，所述第二数组中的元素呈先增加后减小的排布方式。

6.根据权利要求4-5任一项所述的发光二极管，其特征在于，所述第二数组中的元素的最大值的取值范围为0.75±0.05，包括端点值。

7.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述衬底为c面蓝宝石衬底；

所述缓冲层为氮化铝层；

所述第一型电流扩展层为N型铝镓氮层；

所述量子周期层为Al_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN(0xy1)层；

所述超晶格结构为镁掺杂铝镓氮层。

8.一种发光二极管的制备方法，其特征在于，包括：

提供衬底；

在所述衬底表面依次形成缓冲层、第一型电流扩展层、多量子阱层和第二型接触层；其中，

所述多量子阱层将传统结构中多量子阱层的最后一层量子垒层和电子阻挡层替换为包括多个第一类超晶格层和多个第二类超晶格层的超晶格结构，即包括多个堆叠设置的量子周期层和位于多个量子周期层背离衬底一侧的超晶格结构，所述量子周期层包括量子垒层和位于所述量子垒层背离所述衬底一侧的量子阱层，所述第二型接触层位于与所述衬底距离最大的量子阱层背离衬底一侧表面；

所述超晶格结构包括多个第一类超晶格层和多个第二类超晶格层，所述第一类超晶格层和第二类超晶格层交替堆叠设置，从衬底开始由下往上排列的多个第一类超晶格层中的铝组分依次排列，构成第一数组，所述第一数组中的元素呈先增加后减小的排布方式；

所述超晶格结构中第一类超晶格层和第二类超晶格层的数量相同；

所述第一数组中的元素的最大值的取值范围为0.75±0.05，包括端点值。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述提供衬底之后，在所述衬底表面依次形成缓冲层、第一型电流扩展层、多量子阱层和第二型接触层之前还包括：

在1100℃±100℃的环境中通入氢气对所述衬底进行氢化处理5min-10min。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述衬底表面依次形成缓冲层、第一型电流扩展层、多量子阱层和第二型接触层包括：

在900℃-1000℃的环境下通入Al源和氮源，生长5-15nm厚的氮化铝低温成核层；

使生长的氮化铝低温成核层在1200℃-1300℃中反应4-6min，以使氮化铝低温成核层重结晶为300-400nm厚未掺杂的氮化铝层；

在所述未掺杂的氮化铝层表面生成3-5个周期氮化铝单元，每个周期的氮化铝单元包括在1000℃-1200℃生成的，V/III比为2000-2500，厚度100-150nm的第一氮化铝层，和在1200℃-1300℃生成的，V/III比为100-300，厚度400-600nm的第二氮化铝层，所述未掺杂的氮化铝层和3-5个周期的氮化铝单元构成所述缓冲层；

在1000℃-1200℃的环境下，通入Ga源和硅烷，Ga源和硅烷的V/III比为900-1100，生长0.7μm-1.4μm，掺杂浓度为1×10¹⁸cm^-3-5×10¹⁸cm^-3的N型铝镓氮层作为所述第一型电流扩展层；

在1000℃-1200℃的环境下，生长多个堆叠设置的量子周期层，所述量子周期层包括量子垒层和位于所述量子垒层背离所述衬底一侧的量子阱层，其中，量子垒层为硅掺杂浓度为1×10¹⁸cm^-3-5×10¹⁸cm^-3，厚度为10nm-12nm的铝镓氮量子垒层，量子阱层为铝镓氮量子阱层，所述铝镓氮量子垒层中的铝组分比第一型电流扩展层的铝组分小0.1-0.15，所述量子阱层中的铝组分比量子垒层中的铝组分大0.05-0.1；

在1100℃-1200℃的环境下，通入Al源、Ga源、氮源和二茂镁生长镁掺杂浓度为1×10¹⁸cm^-3-5×10¹⁸cm^-3的超晶格结构；

在所述超晶格结构表面生长100nm-200nm，P型掺杂浓度为5×10¹⁸cm^-3-10×10¹⁸cm^-3的的P型氮化镓层作为所述第二型接触层；

在800℃-900℃的氮气氛围中对所述缓冲层、第一型电流扩展层、多量子阱层和第二型接触层退火20min-30min。