[发明专利]一种发光二极管外延片的制备方法及发光二极管外延片

说明书

本发明公开了一种发光二极管外延片的制备方法及发光二极管外延片，属于半导体技术领域。所述制备方法包括：采用化学气相沉积技术在衬底上依次生长缓冲层、N型半导体层和有源层，所述有源层包括多个量子阱和多个量子垒，所述多个量子阱和所述多个量子垒交替层叠设置，所述量子阱的材料采用氮化铟镓；在所述量子阱生长之后对所述量子阱进行电子辐照，增加所述量子阱中的氮空位；采用化学气相沉积技术在所述有源层上生长P型半导体层。本发明通过可提升铟元素的有效并入，增大量子阱中铟元素的含量，从而可以相应减小量子阱的厚度，减小极化对量子阱中电子和空穴复合发光的负影响，提升外延片的内量子效率，最终提高发光二极管的发光效率。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种发光二极管外延片的制备方法及发光二极管外延片。

背景技术

发光二极管(英文：Light Emitting Diode，简称：LED)是一种能发光的半导体电子元件。LED因具有节能环保、可靠性高、使用寿命长等优点而受到广泛的关注，近年来在背光源和显示屏领域大放异彩，并且开始向民用照明市场进军。对于民用照明来说，光效和使用寿命是主要的衡量标准，因此增加LED的发光效率和提高LED的抗静电能力对于LED的广泛应用显得尤为关键。

外延片是LED制备过程中的初级成品。现有的LED外延片包括衬底、缓冲层、N型半导体层、有源层和P型半导体层，缓冲层、N型半导体层、有源层和P型半导体层依次层叠在衬底上。有源层包括多个量子阱和多个量子垒，多个量子阱和多个量子垒交替层叠设置。量子垒将N型半导体层提供的电子和P型半导体层提供的空穴限制在量子阱中进行辐射复合发光。衬底用于为外延材料提供生长表面，衬底的材料通常选择蓝宝石，N型半导体层等的材料通常选择氮化镓，蓝宝石和氮化镓为异质材料，两者之间存在较大的晶格失配，缓冲层用于缓解衬底和N型半导体层之间的晶格失配。

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：

量子垒的材料通常选择氮化镓，为了保证量子垒的晶体质量，量子垒的生长温度较高。而量子阱的材料通常选择氮化铟镓，量子垒较高的生长温度会造成铟从阱层中析出，加上外延片生长气氛的影响，量子阱中铟元素的并入效率较低。由于电子和空穴复合发出目标波长的光线需要量子阱中的铟原子达到一定数量，因此如果量子阱中铟的元素并入效率较低，那么为了发出目标波长的光线，只能增大量子阱的厚度，造成量子阱的厚度较大。

蓝宝石和氮化镓之间晶格失配产生的应力会随着外延生长而延伸到有源层，量子阱的厚度较大使得量子阱中的应力较大，量子阱中出现极化现象，影响量子阱中电子和空穴的复合效率，降低外延片的内量子效率，进而降低发光二极管的发光效率。

发明内容

本发明实施例提供了一种发光二极管外延片的制备方法及发光二极管外延片，能够解决现有技术量子阱中铟元素的并入效率低导致发光二极管的发光效率较低的问题。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外延片的制备方法，所述制备方法包括：

采用化学气相沉积技术在衬底上依次生长缓冲层、N型半导体层和有源层，所述有源层包括多个量子阱和多个量子垒，所述多个量子阱和所述多个量子垒交替层叠设置，所述量子阱的材料采用氮化铟镓；

在所述量子阱生长之后对所述量子阱进行电子辐照，增加所述量子阱中的氮空位；

采用化学气相沉积技术在所述有源层上生长P型半导体层。

可选地，电子辐照的辐射剂量为10¹⁶/cm²～10²²/cm²。

可选地，所述在所述量子阱生长之后对所述量子阱进行电子辐照，增加所述量子阱中的氮空位，包括：

采用透射电子显微镜提供的电子束作为光源，照射所述量子阱。