[发明专利]一种GaN基发光二极管外延片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种GaN基发光二极管外延片及其制备方法，属于发光二极管技术领域。所述方法包括：提供衬底，所述衬底为图形化蓝宝石衬底，所述图形化蓝宝石衬底的底宽等于或大于2.9微米；在所述衬底上沉积缓冲层，所述缓冲层包括AlN层和BGaN层，所述AlN层位于所述衬底与所述BGaN层之间；顺次在所述BGaN层上沉积GaN成核层、GaN高温填平层、未掺杂GaN层、N型层、多量子阱层和P型层。

技术领域

本发明涉及发光二极管技术领域，特别涉及一种GaN基发光二极管外延片及其制备方法。

背景技术

GaN(氮化镓)是第三代宽禁带半导体材料的典型代表，具有优异的高热导率、耐高温、耐酸碱、高硬度等特型，被广泛应用于制作蓝、绿、以及紫外发光二极管。GaN基发光二极管通常包括外延片和设于外延片上的电极。

现有的一种GaN基发光二极管的外延片，其包括衬底、以及依次生长在衬底上的缓冲层、未掺杂的GaN层、N型层、多量子阱层(又称有源层)、电子阻挡层和P型层。当有电流通过时，N型层的电子和P型层的空穴进入多量子阱层阱区并且复合，发出可见光。其中，衬底为图形化蓝宝石衬底(Al₂O₃)，缓冲层为AlN层。

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：Ga原子的半径大于Al原子的半径，蓝宝石衬底与GaN基外延层(包括沉积在缓冲层上的其他层)之间存在较大的晶格失配，在GaN基外延层的生长过程中衬底对外延层产生较大的张应力，并且，当图形化蓝宝石衬底的底宽较大时，在GaN基外延层生长过程中，大底宽衬底也将产生较大的张应力，致使多量子阱层在生长时产生形变，出现偏凸现象(指多量子阱层的中心位置凸出)，影响了在载流子在多量子阱中的复合效率，从而影响了发光二极管的光电转换效率。

发明内容

本发明实施例提供了一种GaN基发光二极管外延片及其制备方法，能够减少或消除多量子阱层的偏凸现象。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种GaN基发光二极管外延片的制备方法，所述方法包括：

提供衬底，所述衬底为图形化蓝宝石衬底，所述图形化蓝宝石衬底的底宽等于或大于2.9微米；

在所述衬底上沉积缓冲层，所述缓冲层包括AlN层和BGaN层，所述AlN层位于所述衬底与所述BGaN层之间；

顺次在所述BGaN层上沉积GaN成核层、GaN高温填平层、未掺杂GaN层、N型层、多量子阱层和P型层。

可选地，所述在所述衬底上沉积缓冲层，包括：

在所述衬底上沉积所述AlN层，所述AlN层的厚度为5～20nm，所述AlN层的生长压力为100～200torr，所述AlN层的生长温度为500～600℃；

在所述AlN层上沉积所述BGaN层，所述BGaN层的厚度为10～30nm，所述BGaN层的生长压力为100～200torr，所述BGaN层的生长温度为500～600℃。

可选地，所述在所述AlN层上沉积所述BGaN层，包括：

将沉积有所述AlN层的衬底放置到金属有机化合物化学气相沉淀设备的生长室内；

向所述生长室持续通入第一反应气体、以及向所述生长室间隔通入第二反应气体，以在所述AlN层上沉积所述BGaN层，所述第一反应气体包括TEB和NH₃，所述第二反应气体包括TMGa或者TEGa。

可选地，所述GaN成核层的厚度为1～2微米，所述GaN成核层的生长压力为100～600torr，所述GaN成核层的生长温度为1020～1070℃。