[发明专利]发光二极管外延片及其制备方法、LED

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、LED，所述发光二极管外延片包括衬底及依次层叠于所述衬底上的应力调控层、非掺杂AlGaN层、N型AlGaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型AlGaN层和P型接触层；所述应力调控层包括晶格优化层和应力缓冲层，所述晶格优化层包括依次层叠的Al层、AlN层和AlPGaN层，所述应力缓冲层包括依次层叠的Ga极性AlInGaN层/N极性AlInGaN层超晶格层和P型AlBGaN层。本发明提供的发光二极管外延片能够改善AlGaN外延层与Si衬底晶格失配，控制相应产生外延片应力，从而改善外延片的良率和光电性。

技术领域

本发明涉及光电技术领域，尤其涉及一种发光二极管外延片及其制备方法、LED。

背景技术

近年来，基于以氮化镓(GaN)为代表的氮化物发光二极管(LED)在实际中得到了越来越多的应用，紫外波段(UVC)的LED，其体积小、耗能低、寿命长、环保无毒，特别是发光波长在200-280nm的紫外LED具有传统的光源所没有的特性而受到了人们的普遍关注，在生物杀毒、紫外固化、护照验证等方面有广泛的应用，具有广阔的市场前景。

目前紫外LED主要采用AlGaN作为主要生长材料，利用金属有机气象沉积(MOCVD)外延生长方法生长出所需要的外延结构包含Al缓冲层，非掺AlGaN层，N型AlGaN层，AlGaN量子阱层，P型AlGaN电子阻挡层，以及P型GaN层。虽然，目前深紫外AlGaN基LED应用广泛。但是，AlGaN深发光二极管现在通常采用Si片作为衬底上外延生长GaN薄膜，很大程度上降低了GaN薄膜的生产成本，并且可实现大尺寸，导热性好等，使其更具有市场竞争力。

发光二极管的主要是通过多量子阱层发光，但目前传统的LED外延多量子阱层生长方法中，由于Si衬底和AlGaN之间存在较大的晶格失配、热失配等问题，导致AlGaN外延薄膜出现裂纹、表面形貌不均匀，很高的位错密度、大的晶圆的翘曲以及晶圆上的热梯度的等存在。此外，由于在Si衬底上进行AlGaN的生长时，通常采用的成核层以及应力调控层是难以实现剥离的，只能作为整体所制备的外延片应力较难控制等现象。目前，Si基上外延AlGaN薄膜有采用处理Si表面形成多孔面进行生长；也有采用图形化衬底和应力应力调控层。目前常用的应力应力调控层有厚GaN应力调控层、高温AlN应力调控层等，在转移和释放失配应力方面作用有限。

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，其能够改善AlGaN外延层与Si衬底晶格失配，控制相应产生外延片应力，从而改善外延片的良率和光电性。

本发明所要解决的技术问题还在于，提供一种发光二极管外延片的制备方法，其工艺简单，能够稳定制得发光效率良好的发光二极管外延片。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种发光二极管外延片，包括衬底及依次层叠于所述衬底上的应力调控层、非掺杂AlGaN层、N型AlGaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型AlGaN层和P型接触层；

所述应力调控层包括晶格优化层和应力缓冲层，所述晶格优化层包括依次层叠的Al层、AlN层和AlPGaN层，所述应力缓冲层包括依次层叠的Ga极性AlInGaN层/N极性AlInGaN层超晶格层和P型AlBGaN层。

在一种实施方式中，所述Al层的厚度为1nm~3nm；

所述AlN层的厚度为5nm~10nm；

所述AlPGaN层的厚度为5nm~10nm；

所述AlN层中Al组分含量为0.3~0.8，Al组分沿生长方向阶梯式递增；

所述AlPGaN层中Al组分含量为0.3~0.8，Al组分沿生长方向阶梯式递增。

在一种实施方式中，所述Ga极性AlInGaN层/N极性AlInGaN层超晶格层包括交替层叠的Ga极性AlInGaN层和N极性AlInGaN层，周期数为4~5；