一種氮化鎵基發(fā)光二極管外延片的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種氮化鎵基發(fā)光二極管外延片，它屬于發(fā)光二極管【技術(shù)領(lǐng)域】。它包括襯底，以及從下至上依次外延生長(zhǎng)于所述襯底之上的低溫緩沖層、GaN非摻雜層、n/n+超晶格層、N型GaN層、多量子阱層、發(fā)光量子阱層、低溫P型GaN層、高溫P型GaN層和P型接觸層，所述n/n+超晶格層由從下到上順次疊加10到50次的若干單元組成。本實(shí)用新型用于制作發(fā)光二極管，它在外延結(jié)構(gòu)uGaN與nGaN之間引入一種優(yōu)化的n/n+超晶格結(jié)構(gòu)層作為過渡層，其作用為活化電子，擴(kuò)散電流密度，阻擋晶格失配引起的缺陷，并且能進(jìn)一步提高阻擋電子泄漏的效果，使得大電流密度注入下InGaN/GaN基發(fā)光二極管的發(fā)光效率得到很大提升。
【專利說明】一種氮化鎵基發(fā)光二極管外延片

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及發(fā)光二極管【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 大功率GaN基InGaN/GaN多量子阱發(fā)光二極管已經(jīng)廣泛應(yīng)用于景觀照明、汽車頭 燈、交通信號(hào)燈和通用照明。但是，大功率發(fā)光二極管在大電流注入下的效率驟降卻成為制 約GaN基大功率發(fā)光二極管應(yīng)用的首要問題。研究發(fā)現(xiàn)，引起大注入下效率驟降問題的重 要原因在于，大電流注入下有源區(qū)內(nèi)載流子密度過高，從而導(dǎo)致載流子在輻射復(fù)合之前就 泄漏出了有源區(qū)。
[0003] 為此，在InGaN/GaN基發(fā)光二極管的材料結(jié)構(gòu)中，通常將P型AlGaN層置于量子阱 與P型GaN之間，其作用是作為電子阻擋層將電子限定在量子阱區(qū)域內(nèi)，以克服在大電流密 度注入條件下，因電子溢出量子阱而導(dǎo)致的發(fā)光效率下降等問題。但是，該方案對(duì)電子的限 制效果有限，阻礙了發(fā)光二極管發(fā)光效率的進(jìn)一步提高。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0004] 本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種氮化鎵基發(fā) 光二極管外延片，它在外延結(jié)構(gòu)GaN非摻雜層與N型GaN層之間引入一種優(yōu)化的n/n+超晶 格結(jié)構(gòu)層作為活化過渡層，該結(jié)構(gòu)可以提高阻擋電子泄漏的效果，從而進(jìn)一步提高發(fā)光二 極管的發(fā)光效率。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是：一種氮化鎵基發(fā)光二極 管外延片，其特征在于：它包括襯底，以及從下至上依次外延生長(zhǎng)于襯底之上的低溫GaN緩 沖層、GaN非摻雜層、n/n+超晶格層、N型GaN層、多量子阱層、發(fā)光量子阱層、低溫P型GaN 層、高溫P型GaN層和P型接觸層，n/n+超晶格層由從下到上順次疊加10-50次的若干單 兀組成，每個(gè)單兀由輕摻娃GaN層和重?fù)酵轌aN層組成。
[0006] 作為優(yōu)選，襯底為藍(lán)寶石襯底。
[0007] 作為優(yōu)選，單元可以疊加10到30次，也可以疊加30到50次。
[0008] 采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：本實(shí)用新型在外延結(jié)構(gòu)uGaN與nGaN 之間引入一種優(yōu)化的n/n+超晶格結(jié)構(gòu)層作為過渡層，其作用為活化電子，擴(kuò)散電流密度， 阻擋晶格失配引起的缺陷，并且能進(jìn)一步提高阻擋電子泄漏的效果，使得大電流密度注入 下InGaN/GaN基發(fā)光二極管的發(fā)光效率得到很大提升。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010] 圖中：1、襯底；2、低溫緩沖層；3、GaN非摻雜層；4、n/n+超晶格層；5、N型GaN層； 6、多量子阱層；7、發(fā)光量子阱層；8、低溫P型GaN層；9、高溫P型GaN層；10、P型接觸層。

【具體實(shí)施方式】 toon] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0012] 如圖1，一種氮化鎵基發(fā)光二極管外延片，它在藍(lán)寶石襯底1上以從下至上的順序 依次外延生長(zhǎng)低溫緩沖層2、GaN非摻雜層3、n/n+超晶格層4、N型GaN層5、多量子阱層6、 發(fā)光量子阱層7、低溫P型GaN層8、高溫P型GaN層9和P型接觸層10,具體步驟如下：
[0013] 1、在氫氣環(huán)境中，以1200-1300°c的高溫預(yù)烘烤襯底1 ;
[0014] 2、降溫至530°C生長(zhǎng)20nm厚度的低溫GaN緩沖層2 ;
[0015] 3、升溫至1KKTC、保持壓強(qiáng)為500托，生長(zhǎng)500nm厚度的高溫非摻雜GaN層3 ;
[0016] 4、生長(zhǎng)n/n+超晶格層4 (Si的輕摻雜/重?fù)诫s超晶格層):升溫至1150°C，降低壓 強(qiáng)為360托，在生長(zhǎng)高溫GaN層3的同時(shí)，加入濃度為1%的SiH4氣體，生長(zhǎng)30秒，停止摻 雜，穩(wěn)定生長(zhǎng)未摻雜的GaN 5秒，再加入濃度為10%的SiH4氣體，生長(zhǎng)30秒，停止摻雜，穩(wěn)定 生長(zhǎng)未摻雜的GaN 5秒，如此單元循環(huán)疊加 N次（10 < N < 50);未疊加外延片驗(yàn)證亮度為 340mw，疊加10次之后，外延片驗(yàn)證亮度為357mw，提升約5%左右的發(fā)光效率，疊加30次之 后，外延片驗(yàn)證亮度為363mw，提升約7%左右的發(fā)光效率，疊加50次之后，外延片驗(yàn)證亮度 為367mw，提升約8%左右的發(fā)光效率。
[0017] 5、保持1KKTC高溫、升高壓強(qiáng)為500托，生長(zhǎng)Si摻雜N型GaN層5,厚度大約為 0. 5 μ m ；
[0018] 6、生長(zhǎng)AlGaN/InGaN多量子講電子發(fā)射層6 :在氮?dú)鈼l件下，生長(zhǎng)溫度為950°C，其 中AlGaN厚度為15nm，InGaN厚度為2nm ;
[0019] 7、在氮?dú)猸h(huán)境中生長(zhǎng)InGaN/GaN多量子阱發(fā)光層7,其中GaN層的厚度為20nm，生 長(zhǎng)溫度為850°C，InGaN層的厚度為1. 6nm，生長(zhǎng)溫度為810°C ;
[0020] 8、升高溫度到900°C，壓強(qiáng)為330托，生長(zhǎng)Mg摻雜低溫P型GaN層8,厚度大約為 0. 1 μ m ；
[0021] 9、升高溫度至1150°C，保持壓強(qiáng)為330托，生長(zhǎng)高溫Mg摻雜P型GaN層9,厚度大 約為0· 4 μ m ;
[0022] 10、降低溫度為750°C，壓強(qiáng)為500托，生長(zhǎng)P型接觸層10,厚度大約為30nm ;
[0023] 11、降溫至室溫，生長(zhǎng)結(jié)束。
[0024] 本技術(shù)方案生產(chǎn)的外延片用于制造藍(lán)光發(fā)光二極管，它在外延結(jié)構(gòu)uGaN與nGaN 之間引入了一種優(yōu)化的n/n+超晶格結(jié)構(gòu)層作為過渡層，其作用為活化電子，擴(kuò)散電流密 度，阻擋晶格失配引起的缺陷，并且能進(jìn)一步提高阻擋電子泄漏的效果，使得大電流密度注 入下InGaN/GaN基發(fā)光二極管的發(fā)光效率得到很大提升。
【權(quán)利要求】
1. 一種氮化鎵基發(fā)光二極管外延片，其特征在于：它包括襯底（1)，以及從下至上依次 外延生長(zhǎng)于所述襯底之上的低溫緩沖層（2)、GaN非摻雜層（3)、n/n+超晶格層（4)、N型GaN 層（5)、多量子阱層（6)、發(fā)光量子阱層（7)、低溫P型GaN層（8)、高溫P型GaN層（9)和P型 接觸層（10)，所述n/n+超晶格層（4)由從下到上順次疊加10到50次的若干單元組成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氮化鎵基發(fā)光二極管外延片，其特征在于所述襯底（1) 為藍(lán)寶石襯底。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氮化鎵基發(fā)光二極管外延片，其特征在于所述低溫緩沖 層（2)為低溫GaN緩沖層。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氮化鎵基發(fā)光二極管外延片，其特征在于所述n/n+超 晶格層（4)的每個(gè)單兀由輕摻娃GaN層和重?fù)酵轌aN層組成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氮化鎵基發(fā)光二極管外延片，其特征在于所述單元疊加 10到30次。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氮化鎵基發(fā)光二極管外延片，其特征在于所述單元疊加 30到50次。
【文檔編號(hào)】H01L33/12GK203850331SQ201420218452
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】孟彥超, 潘鵬, 王愛民, 王波, 白欣嬌, 范巧溫 申請(qǐng)人:同輝電子科技股份有限公司