[发明专利]基于V坑调控的橙黄光LED器件及其制备方法

说明书

本公开提供一种基于V坑调控的橙黄光LED器件及其制备方法，该制备方法包括：在衬底上制备GaN缓冲层；在所述GaN缓冲层上生长非故意掺杂氮化镓层和n型掺杂GaN层；在n型掺杂GaN层上生长低铟组分的InGaN预应变层；在所述InGaN预应变层上生长高铟组分的InGaN/GaN多量子阱材料层；在InGaN/GaN多量子阱材料层上制备V坑结构，形成具有V坑结构阵列的InGaN/GaN多量子阱层；在具有V坑结构阵列的InGaN/GaN多量子阱层上制备p型掺杂GaN层；在p型掺杂GaN层材料表面生长一层氧化铟锡透明导电膜；以及分别在ITO透明导电膜和n型掺杂GaN层的台面上溅射金属形成欧姆接触的电极，完成基于V坑调控的橙黄光LED器件的制备。

技术领域

本公开涉及半导体技术领域，尤其涉及一种基于V坑调控的橙黄光LED器件及其制备方法。

背景技术

隶属于第三代半导体的InGaN材料，其禁带宽度从0.7eV(InN)到3.4eV(GaN)连续可调，只要改变In与Ga的比例，其发光波长可以覆盖整个可见光波段，是制作全光谱光电子器件的理想材料。相对于蓝、绿光，橙黄光的禁带宽度小，需要引入大量的InN调节带隙，然而过高的铟组分使InGaN/GaN量子阱有源层的晶体质量恶化，导致InGaN/GaN材料在长波长波段(大于550nm)的发光效率大幅度地下降。因此，迫切需要在长波长橙黄光材料技术上取得突破。

目前对InGaN/GaN材料的研究主要通过优化结晶质量和降低缺陷密度，达到提高量子阱有源层发光效率和改善器件性能的目的。在生长工艺方面，采用氢气与氮气氛围转换的技术；在缺陷抑制方面，大多使用偏向刻槽衬底的侧向外延技术；在应力协变层方面，普遍使用弛豫和补偿InGaN/GaN多量子阱有源层应力的渐变组分技术。V坑缺陷通常出现在InGaN/GaN多量子阱有源层中，被认为是应力释放带来的结果。V坑侧壁量子阱较平台量子阱厚度薄、铟组分低，且禁带宽度大，能够提升空穴注入量子阱的效率，从而使LED在高位错密度下仍能保持较高的发光特性。

通过对InGaN/GaN多量子阱有源层的生长参数进行调控，进而改变V坑尺寸，分析表明InGaN/GaN材料中V坑尺寸影响黄光LED器件的发光性能，且随着V坑尺寸的加大，外量子效率先增大后减小。在此基础上，人们通过调节材料生长参数，优化V坑尺寸，实现了发光波长为565nm的黄光LED的技术突破。但是，该方法只能通过改变生长工艺，随机的制备含有不同V坑尺寸的黄光LED样品，这将花费大量的实验成本。另外，也可能由于生长参数的改变，影响InGaN/GaN材料的其他性质，使得样品失去可比性。

发明内容

(一)要解决的技术问题

基于上述问题，本公开提供了一种基于V坑调控的橙黄光LED器件及其制备方法，以缓解现有技术中橙黄光LED器件制备时对工艺要求高，V坑尺寸难以精确控制等技术问题。

(二)技术方案

本公开的一个方面，提供一种基于V坑调控的橙黄光LED器件的制备方法，包括：

操作S1：在衬底上制备GaN缓冲层；

操作S2：在高温1000～1100℃条件下，在所述GaN缓冲层上生长非故意掺杂氮化镓层和n型掺杂GaN层；

操作S3：用氮气作为载气将含镓源、铟源的金属有机化合物和氨气通入反应室，在温度800～900℃条件下，在n型掺杂GaN层上生长低铟组分的InGaN预应变层；

操作S4：在所述InGaN预应变层上生长高铟组分的InGaN/GaN多量子阱材料层；

操作S5：在InGaN/GaN多量子阱材料层上制备V坑结构，形成具有V坑结构阵列的InGaN/GaN多量子阱层；

操作S6：在具有V坑结构阵列的InGaN/GaN多量子阱层上制备p型掺杂GaN层；