[发明专利]一种InGaN/(In)GaN量子阱结构及提高量子阱发光均匀性的方法

说明书

本发明提供了一种InGaN量子阱结构及提高InGaN量子阱发光均匀性的方法，属于氮化镓半导体器件制造与外延生长领域。本发明在n型GaN层上生长InGaN量子阱，然后通入氢气处理阱层的生长，具体的处理过程为：生长GaN盖层后，关闭镓源与铟源、打开氨气，通入氢气，去除富集于阱层表面的铟，接着关闭氢气，并保持时间t进行赶氢，最后打开镓源生长GaN垒层。本发明采用氢气处理阱层替代传统升温退火处理阱层，可显著提高InGaN量子阱发光均匀性，简单易行。

技术领域

本发明属于氮化镓半导体器件制造与外延生长领域，具体涉及一种InGaN/(In)GaN量子阱结构及提高量子阱发光均匀性的方法。

背景技术

GaN基发光二极管(LED)、激光二极管(LD)等光电器件具有体积小、寿命长等优点，在照明、显示、通信、存储等领域具有重要的应用。GaN基光电器件的核心是InGaN/(In)GaN量子阱有源区，提高量子阱发光均匀性是改善GaN基光电器件的关键。对于InGaN/(In)GaN量子阱而言，由于铟组分和阱厚度涨落等形成的局域态，将载流子限制其中进行辐射复合，因而，即便缺陷密度很高，量子阱也拥有很强的发光特性。然而，由于GaN与InN互溶度低，并且InGaN阱层和(In)GaN垒层之间的晶格失配随组分差异增加而增加，InGaN中的容易存在铟聚集(富铟区)，即Pulling effect，导致量子阱发光不均匀。因此，消除富铟区，调控局域态是提高量子阱发光均匀性的关键。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种InGaN/(In)GaN量子阱结构及提高量子阱发光均匀性的方法。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种提高量子阱发光均匀性的方法，在n型GaN层上生长InGaN量子阱，通入氢气处理阱层的生长：生长GaN盖层后，关闭镓源与铟源、打开氨气，通入氢气，去除富集于阱层表面的铟，接着关闭氢气，并保持时间t进行赶氢，最后打开镓源生长GaN垒层；所述时间t的范围是0-1000s。

进一步的技术方案，所述通入氢气的流量为0-1000ml/min。

进一步的技术方案，所述赶氢时间为0-1000s。

进一步的技术方案，所述通入氢气时，反应室温度为500-1200℃。

更进一步的技术方案，其特征在于，所述生长InGaN量子阱包括生长单量子阱和生长多量子阱。

更进一步的技术方案，生长多量子阱时，每次通入氢气的时间、氢气流量、赶氢时间及反应室温度均可不同。

进一步的技术方案，所述镓源为TMGa或TEGa，铟源为TMIn。

一种InGaN/(In)GaN量子阱结构，包括上述方法制备的量子阱。

一种InGaN/(In)GaN量子阱LED的制备方法，包括如下步骤：

步骤(1)，在衬底上生长GaN成核层；

步骤(2)，在GaN成核层上生长GaN模板层；

步骤(3)，在GaN模板层上生长n型GaN层；

步骤(4)，在n型GaN层上生长InGaN量子阱，所述生长InGaN量子阱，采用上述方法制备的量子阱；

步骤(5)，在InGaN量子阱上生长p型GaN层。

进一步，所述衬底为氮化镓衬底或硅衬底或蓝宝石衬底。

本发明的有益效果为：

(1)本发明采用氢气处理阱层替代传统升温退火处理阱层，氢气处理阱层的样品暗区尺寸小、数量少，可明显提高InGaN/(In)GaN量子阱发光均匀性，且简单易行。