[发明专利]GaN基LED外延结构及其制备方法和发光二极管

说明书

本发明涉及半导体领域，公开了一种GaN基LED外延结构及其制备方法和发光二极管，该外延结构包括衬底（101），以及在衬底上依次生长的nGaN层（104）、量子阱层（106）以及pGaN层（109）；在量子阱层与pGaN层之间还生长有低温pGaN层（107），低温pGaN层由碳杂质含量较高的三甲基镓子层（1071）和碳杂质含量较低的三乙基镓子层（1072）交替生长而成。与现有技术相比，本发明采用三甲基镓与三乙基镓交替生长的方式形成低温PGaN层，降低低温PGaN层中碳杂质含量，降低了低温PGaN的电阻率，进而降低了发光二极管的正向电压，提高了发光二极管的发光效率。

技术领域

本发明涉及半导体领域，特别涉及一种GaN基LED外延结构及其制备方法和发光二极管。

背景技术

GaN(氮化镓)基LED(Light Emitting Diode，发光二极管)一般包括外延片和在外延片上制备的电极。如图1所示，外延片通常包括：衬底、以及在衬底上生长的GaN基外延层，外延层包括顺次层叠的缓冲层、非掺杂GaN层、N型GaN层、应力释放层、量子阱层、低温P型GaN层、PAlGaN层、P型GaN层和接触层。当有电流注入GaN基LED时，N型GaN层等N型区的电子和P型GaN层等P型区的空穴进入量子阱层有源区并且复合，发出可见光。

在实际应用中，现有技术至少存在以下问题：低温P型GaN层中，由于采用三甲基镓生长形成，其中的碳杂质含量较高，碳杂质在P型GaN中可能形成施主，从而补偿受主，增大了P型GaN的电阻率，进而增加了发光二极管的正向电压，导致发光二极管的发光效率下降。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种GaN基LED外延结构及其制备方法和发光二极管，采用三甲基镓（TMGa）与三乙基镓（TEGa）交替生长的方式形成低温PGaN层，降低低温PGaN层中碳杂质含量，降低了低温PGaN的电阻率，进而降低了发光二极管的正向电压，提高了发光二极管的发光效率。

技术方案：本发明提供了一种GaN基LED外延结构，包括衬底，以及在所述衬底上依次生长的nGaN层、量子阱层以及pGaN层；在所述量子阱层与pGaN层之间还生长有低温pGaN层，所述低温pGaN层由碳杂质含量较高的三甲基镓子层和碳杂质含量较低的三乙基镓子层交替生长而成。

优选地，所述三甲基镓子层中的碳杂质含量比三乙基镓子层中的碳杂质含量至少高一个数量级。

优选地，所述三甲基镓子层中，碳杂质含量为1.0E16-5.0E17 Atoms/cm³。

优选地，所述三乙基镓子层中，碳杂质含量为1.0E16-5.0E16 Atoms/cm³。

优选地，所述低温pGaN层中，各层所述三甲基镓子层的总厚度为0.5-20nm，各层所述三乙基镓子层的总厚度为0.5nm-20nm。

优选地，所述低温pGaN层中，三甲基镓子层与三乙基镓子层交替的周期为1~15。

进一步地，在所述衬底与所述nGaN层之间还生长有缓冲层和/或uGaN层；和/或，在所述nGaN层与所述量子阱层之间还生长有应力释放层；和/或，在所述低温pGaN层与所述pGaN层之间还生长有pALGaN层；和/或，在所述pGaN层上还生长有接触层。