[发明专利]用于可见光通信的GaN基LED外延结构及其制备方法

说明书

一种用于可见光通信的GaN基LED外延结构及其制备方法。包括衬底；缓冲层，位于所述衬底上；n型GaN层，位于所述缓冲层上；n型AlGaN电子阻挡层，位于所述n型GaN层上；InGaN/GaN多量子阱有源区，位于所述n型AlGaN电子阻挡层上；p型GaN层，位于所述InGaN/GaN多量子阱有源区上。本发明提供的LED外延结构降低了电子阻挡层对空穴注入量子阱的阻碍作用，提高了空穴注入效率；并且该LED外延结构还可以提高辐射复合系数，从而同时提高最高光功率和最大调制带宽。

技术领域

本发明涉及半导体领域，特别涉及一种用于可见光通信的GaN基LED外延结构及其制备方法。

背景技术

由于具有安全性高、保密性好、不受电磁干扰等优点，可见光通信(Visible LightCommunication，VLC)技术在国防军事、信息安全、对射频敏感等领域均有极大的应用前景。目前，关于VLC的研究主要围绕三个方面：电路设计、先进的调制及复用技术、LED芯片的调制带宽，相比于前两者，有关光源器件高频响应的研究还比较少。LED器件的调制带宽对可见光通信系统的调制带宽及传输速度有决定性作用，而现有的商用荧光粉型白光LED的带宽一般小于3MHz，距离适用于通信的目标有较大距离，这大大限制了VLC技术的进一步发展。研究表明，提高载流子辐射复合速率可以提高器件调制带宽，而优化LED外延结构是最为直接的改善辐射复合速率的方法。因此，如何对现有的LED外延结构进行改进，从而提高调制带宽，成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于可见光通信的GaN基LED外延结构及其制备方法，以提高调制带宽。

为达到上述目的，本发明提供一种用于可见光通信的GaN基LED外延结构，包括：

衬底；

缓冲层，位于所述衬底上；

n型GaN层，位于所述缓冲层上；

n型AlGaN电子阻挡层，位于所述n型GaN层上；

InGaN/GaN多量子阱有源区，位于所述n型AlGaN电子阻挡层上；

p型GaN层，位于所述InGaN/GaN多量子阱有源区上。

在本发明一实施例中，所述衬底为平面衬底或图形衬底，所述图形衬底的表面为图案化阵列；所述衬底的材料包括蓝宝石、硅、氮化镓、氧化镓或碳化硅中的任意一种。

在本发明一实施例中，所述缓冲层包括GaN成核层以及位于所述GaN成核层上的非故意掺杂GaN层。

在本发明一实施例中，所述n型AlGaN电子阻挡层为AlGaN/GaN超晶格电子阻挡层，或AlGaN单层电子阻挡层。

本发明还提供一种用于得到上述GaN基LED外延结构的制备方法，方法包括：

在衬底上依次外延生长缓冲层、n型GaN层、n型AlGaN电子阻挡层、InGaN/GaN多量子阱有源区以及p型GaN层。

在本发明一实施例中，所述缓冲层通过以下步骤得到：

在700℃至800℃之间，在所述衬底上外延生长GaN，得到GaN成核层；

在900℃至1100℃之间，在所述GaN成核层上外延生长GaN，得到非故意掺杂GaN层；所述缓冲层的厚度为2μm至3.5μm。

在本发明一实施例中，在1000℃至1100℃之间，在所述缓冲层上外延生长n型GaN层，所用掺杂剂包括硅烷，所述n型GaN层的厚度为1.5μm至3μm。

在本发明一实施例中，在750℃至900℃之间，在所述n型GaN层上外延生长所述n型AlGaN电子阻挡层，所述n型AlGaN电子阻挡层的厚度为50nm至200nm。