[发明专利]一种LED外延片、外延生长方法及LED芯片

说明书

本发明提供一种LED外延片、外延生长方法及LED芯片，该LED外延片包括N型掺杂复合层，所述N型掺杂复合层是由第一N型掺杂GaN层、未故意掺杂的超晶格层以及第二N型掺杂GaN层依次生长而成的结构，其中，所述第一N型掺杂GaN层和所述第二N型掺杂GaN层中掺杂有Si，所述第一N型掺杂GaN层中掺杂Si的浓度大于所述第二N型掺杂GaN层中掺杂Si的浓度，所述未故意掺杂的超晶格层为In_xGa_1‑xN/Al_yGa_1‑yN层，且x＞0，y≤1。通过本发明可以在提高LED的空穴迁移率的同时，调整电子迁移率，从而达到改善多量子阱内电子‑空穴波函数重叠率，提高发光效率的目的。

技术领域

本发明涉及LED技术领域，特别涉及一种LED外延片、外延生长方法及LED芯片。

背景技术

发光二极管(Light Emitting Diode，简称：LED)是一种能发光的半导体电子元件，由于其体积小、亮度高、能耗低等特点，吸引了越来越多研究者的注意。

目前，大部分的LED外延结构中都包括电子阻挡层，该电子阻挡层通常为AlGaN材料，通过提高Al组分能够很好的抑制电子向P型层溢流，但是电子阻挡层中Al组分的提高同样阻挡了空穴的迁移率，使得量子阱内电子-空穴波函数重叠率下降。在现有技术中，有通过将电子阻挡层设置成AlGaN/InGaN的结构，设置InGaN层虽然能降低价带势垒高度，有利于空穴的注入，但是In掺杂需要在低温条件下生长，而低温的生长环境将会影响外延层晶体质量，另外，将电子阻挡层设置为Al组分渐变的结构，虽能在一定程度上降低价带势垒高度，提高空穴迁移率，但其势垒高度相对GaN、InGaN仍然偏高，对空穴的迁移阻碍较大。

通过上述方法，虽然能一定程度上提高空穴的迁移率，但电子的分布还是集中在靠近P型层的量子阱中，使得LED多量子阱内电子、空穴分布不均匀，导致发光效率不高。

发明内容

基于此，本发明提供了一种LED外延片、外延生长方法及LED芯片，目的在于提高LED的空穴迁移率的同时，调整电子迁移率，从而改善多量子阱内电子-空穴波函数重叠率，提高发光效率。

根据本发明实施例当中的一种LED外延片，包括N型掺杂复合层，所述N型掺杂复合层是由第一N型掺杂GaN层、未故意掺杂的超晶格层以及第二N型掺杂GaN层依次生长而成的结构，其中，所述第一N型掺杂GaN层和所述第二N型掺杂GaN层中掺杂有Si，所述第一N型掺杂GaN层中掺杂Si的浓度大于所述第二N型掺杂GaN层中掺杂Si的浓度，所述未故意掺杂的超晶格层为In_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN层，且x＞0，y≤1。

优选地，所述LED外延片包括蓝宝石衬底，AlN缓冲层，未掺杂的GaN层，多量子阱层，P型掺杂GaN层及接触层；

所述AlN缓冲层，所述未掺杂的GaN层，所述N型掺杂复合层，所述多量子阱层，所述P型掺杂GaN层及所述接触层依次外延生长在所述蓝宝石衬底上。

优选地，所述AlN缓冲层的厚度为15nm～50nm，所述未掺杂的GaN层的厚度为1μm～3μm，所述N型掺杂复合层的厚度为1.7μm～3.5μm，所述多量子阱层的厚度为50nm～288nm，所述P型掺杂GaN层的厚度为30nm～200nm，所述接触层的厚度为10nm～50nm。

优选地，所述未故意掺杂的超晶格层为In_xGa_1-xN层与Al_yGa_1-yN层交替生长的周期性结构，所述多量子阱层为InGaN层和GaN层交替生长的周期性结构，其中，所述InGaN层为阱层，所述GaN层为垒层。

根据本发明实施例当中的一种LED外延片的外延生长方法，用于制备上述的LED外延片，所述外延生长方法包括：