[发明专利]发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管

说明书

本发明公开了一种发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管，涉及半导体光电器件领域。发光二极管外延片包括衬底和依次生长于所述衬底上的AlN层、缓冲层、U‑GaN层、N‑GaN层、应力释放层、多量子阱层、电子阻挡层和P‑GaN层；其中，所述缓冲层为周期性结构，每个周期均包括依次层叠的AlGaN层、多晶GaN层、HT‑GaN层和低掺GaN层，所述缓冲层的周期数≥2，所述低掺GaN层的掺杂浓度为1.5×10¹⁷cm^‑3‑8×10¹⁸cm^‑3。实施本发明，可提升发光二极管的发光效率。

技术领域

本发明涉及半导体光电器件领域，尤其涉及一种发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管。

背景技术

GaN基LED常采用蓝宝石、SiC、Si为衬底生长发光二极管外延层，GaN与通用衬底存在显著的晶格失配，在外延生长初期产生很大的应力，从而产生大量的位错和缺陷，影响了发光二极管的发光效率。现有技术中，通常通过引入AlN薄膜来减少这种晶格失配，但AlN薄膜和U-GaN层仍为不同材质，一定存在晶格不匹配而产生应力，引起垒晶的晶体缺陷，降低了外延的垒晶质量，从而引起发光二极管发光效率的降低和抗静电能力的下降。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种发光二极管外延片及其制备方法，其可有效提升发光二极管的发光效率。

本发明还要解决的技术问题在于，提供一种发光二极管，其发光效率高。

为了解决上述问题，本发明公开了一种发光二极管外延片，其包括衬底和依次生长于所述衬底上的AlN层、缓冲层、U-GaN层、N-GaN层、应力释放层、多量子阱层、电子阻挡层和P-GaN层；其中，所述缓冲层为周期性结构，每个周期均包括依次层叠的AlGaN层、多晶GaN层、HT-GaN层和低掺GaN层，所述缓冲层的周期数≥2，所述低掺GaN层的掺杂浓度为1.5×10¹⁷cm^-3-8×10¹⁸cm^-3。

作为上述技术方案的改进，所述缓冲层的周期数为2-100，所述缓冲层的厚度为500nm-5000nm。

作为上述技术方案的改进，单个AlGaN层的厚度为5nm-20nm，单个多晶GaN层的厚度为10nm-30nm，单个HT-GaN层的厚度为0.1μm-1μm，单个低掺GaN层的厚度为3nm-20nm。

作为上述技术方案的改进，所述AlGaN层中Al组分含量随着周期增加逐渐降低。

作为上述技术方案的改进，随着周期数的增加，所述AlGaN层中Al组分含量由0.8逐渐降低至0.1。

作为上述技术方案的改进，所述U-GaN层的掺杂浓度为5×10¹⁸cm^-3-5×10¹⁹cm^-3，所述N-GaN层的掺杂浓度为2×10¹⁹cm^-3-9×10²²cm^-3。

相应的，本发明还公开了一种发光二极管外延片的制备方法，用于制备上述的发光二极管外延片，其包括：

提供外延片；

在所述外延片上依次生长AlN层、缓冲层、U-GaN层、N-GaN层、应力释放层、多量子阱层、电子阻挡层和P-GaN层；其中，所述缓冲层为周期性结构，每个周期均包括依次层叠的AlGaN层、多晶GaN层、HT-GaN层和低掺GaN层，所述缓冲层的周期数≥2，所述低掺GaN层的掺杂浓度为1.5×10¹⁷cm^-3-8×10¹⁸cm^-3。