本發(fā)明屬于光電子器件領(lǐng)域，具體涉及一種高發(fā)光效率氮化鎵基LED外延片的制備方法。

背景技術(shù)：
氮化鎵基發(fā)光二極管（LightEmittingDiode，LED）具有高亮度、低能耗、長(zhǎng)壽命、響應(yīng)速度快及環(huán)保等特點(diǎn)，廣泛地應(yīng)用于室內(nèi)及路燈照明、交通信號(hào)以及戶(hù)外顯示、汽車(chē)車(chē)燈照明、液晶背光源等多個(gè)領(lǐng)域。因此，大功率白光LED被認(rèn)為是21世紀(jì)的照明光源。為了獲得高亮度的LED，關(guān)鍵要提高器件的內(nèi)量子效率和外量子效率。目前藍(lán)光GaN基的LED內(nèi)量子效率可達(dá)80％以上，但大功率LED芯片的外量子效率通常只有40％左右。制約外量子效率提高的主要因素是芯片的光提取效率較低，這是因?yàn)镚aN材料的折射率(n＝2.5)與空氣的折射率(n＝1)和藍(lán)寶石襯底的折射率(n＝1.75)相差較大，導(dǎo)致空氣與GaN界面以及藍(lán)寶石與GaN界面發(fā)生全反射的臨界角分別只有23.6°和44.4°，有源區(qū)產(chǎn)生的光只有少數(shù)能夠逃逸出體材料。為了提高芯片的光提取效率，目前國(guó)內(nèi)外采用的主要技術(shù)方案有生長(zhǎng)分布布喇格反射層(DBR)結(jié)構(gòu)、圖形化襯底（PSS）技術(shù)、表面粗化技術(shù)和光子晶體技術(shù)等。PSS對(duì)圖形的規(guī)則度要求很高，加之藍(lán)寶石襯底比較堅(jiān)硬，無(wú)論是干法刻蝕還是濕法刻蝕工藝，在整片圖形的一致性和均勻性上都有一定的難度，且制作過(guò)程對(duì)設(shè)備和工藝要求很高，導(dǎo)致成本偏高。DBR和光子晶體制作工藝相對(duì)復(fù)雜、成本較高，而表面粗化技術(shù)采用干法刻蝕或者濕法腐蝕工藝，也存在很大挑戰(zhàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，提供一種高發(fā)光效率氮化鎵基LED外延片的制備方法，且該方法簡(jiǎn)單，制備成本較低。本發(fā)明是采用如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種高發(fā)光效率氮化鎵基LED外延片的制備方法，包括以下步驟：步驟一：將藍(lán)寶石襯底在反應(yīng)腔氫氣氛圍中進(jìn)行清潔襯底表面，反應(yīng)腔內(nèi)溫度為1060-1100℃，時(shí)間為5min-10min；步驟二：將反應(yīng)腔溫度降低到520-550℃，然后在清潔好的藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)低溫GaN成核層，成核層厚度為20-40nm，生長(zhǎng)壓力為400-700Torr；步驟三：將反應(yīng)腔溫度升高到950-1000℃，并穩(wěn)定2min，進(jìn)行GaN成核層的高溫退火，此過(guò)程中通入NH3氣體以防止GaN成核層完全分解。然后通入金屬有機(jī)源TMGa，在GaN成核層表面開(kāi)始生長(zhǎng)第一3D結(jié)構(gòu)的GaN層，生長(zhǎng)厚度為200-300nm，生長(zhǎng)壓力為400-700Torr，第一3D結(jié)構(gòu)的GaN層中包括小的GaN島和大的GaN島；步驟四：將反應(yīng)腔溫度升高到1030-1110℃，升溫過(guò)程中通入NH3氣體以防止第一3D結(jié)構(gòu)的GaN層分解，升溫結(jié)束后關(guān)閉NH3氣體的通入，并只通入H2氣體對(duì)3D結(jié)構(gòu)的GaN進(jìn)行處理5-10min，在此過(guò)程中H2氣體會(huì)對(duì)第一3D結(jié)構(gòu)的GaN層進(jìn)行刻蝕，小的GaN島會(huì)被刻蝕掉，大的GaN島則保留下來(lái)，小的GaN島和大的GaN島沒(méi)有明確的尺寸定義，只是在刻蝕過(guò)程中尺寸小的GaN島容易被刻蝕掉，因此被刻蝕掉的GaN島為小的GaN島，保留下來(lái)的GaN島為大GaN島；步驟五：將反應(yīng)腔溫度降低到950-1000℃，通入NH3氣體和金屬有機(jī)源TMGa，在H2氣體處理后的3D結(jié)構(gòu)的GaN層上繼續(xù)生長(zhǎng)第二3D結(jié)構(gòu)的GaN層500-1000nm，生長(zhǎng)壓力為400-700Torr，得到擴(kuò)大的3D結(jié)構(gòu)GaN層；步驟六：將反應(yīng)腔溫度升高到1050-1200℃，在擴(kuò)大的3D結(jié)構(gòu)的GaN層上迅速生長(zhǎng)未摻雜的GaN，使得3D島狀結(jié)構(gòu)迅速愈合，并最終形成內(nèi)部空洞比較均勻而表面平坦的鏤空結(jié)構(gòu)的GaN粗糙層，生長(zhǎng)厚度為1~2um，生長(zhǎng)壓力為50-300Torr；步驟七：生長(zhǎng)非故意摻雜的GaN層，厚度為1~2um，生長(zhǎng)溫度為1050-1200℃，生長(zhǎng)壓力為50-300Torr；步驟八：生長(zhǎng)Si摻雜的GaN層，該層載流子濃度為1018-1019cm-3，厚度為1-3um，生長(zhǎng)溫度為1050-1200℃，生長(zhǎng)壓力為50-300Torr；步驟九：生長(zhǎng)3-6個(gè)周期的多量子阱有源層，其中壘層為GaN，阱層為InGaN，In組分以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)為10-30％，阱層厚度為2-5nm，溫度為700-800℃，壘層厚度為8-13nm，生長(zhǎng)溫度為800-950℃，生長(zhǎng)過(guò)程中壓力為200-500Torr；步驟十：生長(zhǎng)20-50nm厚的p-AlGaN電子阻擋層，該層中Al組分以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)為10-20％，空穴濃度為1017-1018cm-3，生長(zhǎng)溫度為850℃-1000℃，壓強(qiáng)為50-300Torr；步驟十一：生長(zhǎng)Mg摻雜的GaN層，厚度為100-300nm，生長(zhǎng)溫度為850-1000℃，生長(zhǎng)壓力為100-500Torr，空穴濃度為1017-1018cm-3；步驟十二：外延生長(zhǎng)結(jié)束后，將反應(yīng)腔的溫度降至650-800℃，在氮?dú)夥諊羞M(jìn)行退火處理5-15min，然后降至室溫，結(jié)束生長(zhǎng)，得到外延片。本發(fā)明所述外延生長(zhǎng)過(guò)程均在金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積工藝（MOCVD）的MOCVD反應(yīng)腔中進(jìn)行，LED外延結(jié)構(gòu)從下向上的順序依次包括藍(lán)寶石襯底、低溫GaN成核層、鏤空結(jié)構(gòu)的GaN粗糙層、非摻雜GaN層、N型GaN層、多量子阱有源層、電子阻擋層及P型GaN層，本發(fā)明外延生長(zhǎng)過(guò)程中以三甲基鎵（TMGa）、三乙基鎵（TEGa）、三甲基鋁（TMAl）、三甲基銦（TMIn）和氨氣（NH3）分別為Ga、Al、In和N源，硅烷（SiH4）和二茂鎂（CP2Mg）為N、P型摻雜劑。本發(fā)明通過(guò)以上工藝，在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)內(nèi)部空洞比較均勻而表面平坦的鏤空結(jié)構(gòu)GaN粗糙層，該鏤空結(jié)構(gòu)的GaN粗糙層能夠減少全內(nèi)反射，有利于提高GaN基LED的光提取效率。另外采用兩步的GaN3D結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)工藝，有助于改變位錯(cuò)的生長(zhǎng)方向，使得有源區(qū)的位錯(cuò)密度降低，提高外延片的晶體質(zhì)量。附圖說(shuō)明圖1為現(xiàn)有技術(shù)生長(zhǎng)外延片的流程圖，其在藍(lán)寶石襯底上依次層疊生長(zhǎng)低溫GaN成核層、非摻雜GaN、N型GaN、多量子阱有源層、電子阻擋層、P型GaN層。圖2為本發(fā)明生長(zhǎng)外延片的流程圖，其在藍(lán)寶石襯底上依次層疊生長(zhǎng)低溫GaN成核層、第一3D結(jié)構(gòu)的GaN層、第二3D結(jié)構(gòu)的GaN層、3D結(jié)構(gòu)的GaN層的快速合并層、非摻雜GaN、N型GaN、多量子阱有源層、電子阻擋層、P型GaN層。圖3為在外延片上生長(zhǎng)第一3D結(jié)構(gòu)的GaN層之后的示意圖。圖4為H2高溫處理第一3D結(jié)構(gòu)的GaN層之后的示意圖。圖5為生長(zhǎng)第二3D結(jié)構(gòu)的GaN層之后的示意圖。圖6為3D結(jié)構(gòu)的GaN層快速合并后內(nèi)部形成的空洞示意圖。圖7為分別采用本發(fā)明提供的方法生長(zhǎng)的外延片與普通方法生長(zhǎng)的外延片所制成的LED芯片光輸出功率分布對(duì)比圖。具體實(shí)施方式實(shí)施例一：一種高發(fā)光效率氮化鎵基LED外延片的制備方法，包括以下步驟：步驟一：將藍(lán)寶石襯底在MOCVD反應(yīng)腔氫氣氛圍中進(jìn)行清潔襯底表面，反應(yīng)腔內(nèi)溫度為1060℃，時(shí)間為10min；步驟二：將反應(yīng)腔溫度降低到520℃，然后在清潔好的藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)低溫GaN成核層，成核層厚度為20nm，生長(zhǎng)壓力為400Torr；步驟三：將反應(yīng)腔溫度升高到950℃，升溫過(guò)程中通入NH3氣體以防止GaN成核層完全分解，然后通入金屬有機(jī)源TMGa，在GaN成核層表面開(kāi)始生長(zhǎng)第一3D結(jié)構(gòu)的GaN層，生長(zhǎng)厚度為200nm，生長(zhǎng)壓力為400Torr，第一3D結(jié)構(gòu)的GaN層中包括小的GaN島和大的GaN島；步驟四：將反應(yīng)腔溫度升高到1030℃，升溫過(guò)程中通入NH3氣體以防止第一3D結(jié)構(gòu)的GaN層分解，升溫結(jié)束后關(guān)閉NH3氣體的通入，并只通入H2氣體對(duì)第一3D結(jié)構(gòu)的GaN層進(jìn)行處理10min，在此過(guò)程中H2氣體會(huì)對(duì)3D結(jié)構(gòu)的GaN層進(jìn)行刻蝕，第一3D結(jié)構(gòu)的GaN層中小的GaN島會(huì)被刻蝕掉，大的GaN島則保留下來(lái)；步驟五：將反應(yīng)腔溫度降低到950℃，通入NH3氣體和金屬有機(jī)源TMGa，在H2氣體處理后的3D結(jié)構(gòu)的GaN層上繼續(xù)生長(zhǎng)第二3D結(jié)構(gòu)的GaN層500nm，生長(zhǎng)壓力為400Torr，得到擴(kuò)大的3D結(jié)構(gòu)GaN層；步驟六：將反應(yīng)腔溫度升高到1050℃，在擴(kuò)大的3D結(jié)構(gòu)的GaN層上迅速生長(zhǎng)未摻雜的GaN，使得3D島狀結(jié)構(gòu)迅速愈合，并最終形成內(nèi)部空洞比較均勻而表面平坦的鏤空結(jié)構(gòu)的GaN粗糙層，生長(zhǎng)厚度為1um，生長(zhǎng)壓力為50Torr；步驟七：生長(zhǎng)非故意摻雜的GaN層，厚度為1um，生長(zhǎng)溫度為1050℃，生長(zhǎng)壓力為50Torr；步驟八：生長(zhǎng)Si摻雜的GaN層，該層載流子濃度為1018cm-3，厚度為1um，生長(zhǎng)溫度為1050℃，生長(zhǎng)壓力為50Torr；步驟九：生長(zhǎng)3個(gè)周期的多量子阱有源層，其中壘層為GaN，阱層為InGaN，In組分以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)為30％，阱層厚度為2nm，生長(zhǎng)溫度為700℃，壘層厚度為8nm，生長(zhǎng)溫度為800℃，生長(zhǎng)過(guò)程中壓力為200Torr；步驟十：生長(zhǎng)20nm厚的p-AlGaN電子阻擋層，該層中Al組分以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)為10％，空穴濃度為1017cm-3，生長(zhǎng)溫度為850℃，壓力為50Torr；步驟十一：生長(zhǎng)Mg摻雜的GaN層，厚度為100nm，生長(zhǎng)溫度為850℃，生長(zhǎng)壓力為100Torr，空穴濃度為1017cm-3；步驟十二：外延生長(zhǎng)結(jié)束后，將反應(yīng)腔的溫度降至650℃，在氮?dú)夥諊羞M(jìn)行退火處理15min，然后降至室溫，結(jié)束生長(zhǎng)，得到外延片，外延片經(jīng)過(guò)清洗、沉積、光刻和刻蝕后制成單顆小尺寸芯片。實(shí)施例二：一種高發(fā)光效率氮化鎵基LED外延片的制備方法，包括以下步驟：步驟一：將藍(lán)寶石襯底在MOCVD反應(yīng)腔氫氣氛圍中進(jìn)行清潔襯底表面，反應(yīng)腔內(nèi)溫度為1100℃，時(shí)間為5min；步驟二：將反應(yīng)腔溫度降低到550℃，然后在清潔好的藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)低溫GaN成核層，成核層厚度為40nm，生長(zhǎng)壓力為700Torr；步驟三：將反應(yīng)腔溫度升高到1000℃，升溫過(guò)程中通入NH3氣體以防止GaN成核層完全分解，然后通入金屬有機(jī)源TMGa，在GaN成核層表面開(kāi)始生長(zhǎng)第一3D結(jié)構(gòu)的GaN層，生長(zhǎng)厚度為300nm，生長(zhǎng)壓力為700Torr，第一3D結(jié)構(gòu)的GaN層中包括小的GaN島和大的GaN島；步驟四：將反應(yīng)腔溫度升高到1050℃，升溫過(guò)程中通入NH3氣體以防止第一3D結(jié)構(gòu)的GaN層分解，升溫結(jié)束后關(guān)閉NH3氣體的通入，并只通入H2氣體對(duì)第一3D結(jié)構(gòu)的GaN層進(jìn)行處理9min，在此過(guò)程中H2氣體會(huì)對(duì)3D結(jié)構(gòu)的GaN層進(jìn)行刻蝕，第一3D結(jié)構(gòu)的GaN層中小的GaN島會(huì)被刻蝕掉，大的GaN島則保留下來(lái)；步驟五：將反應(yīng)腔溫度降低到1000℃，通入NH3氣體和金屬有機(jī)源TMGa，在H2氣體處理后的3D結(jié)構(gòu)的GaN層上繼續(xù)生長(zhǎng)第二3D結(jié)構(gòu)的GaN層1000nm，生長(zhǎng)壓力為700Torr，得到擴(kuò)大的3D結(jié)構(gòu)GaN層；步驟六：將反應(yīng)腔溫度升高到1200℃，在擴(kuò)大的3D結(jié)構(gòu)的GaN層上迅速生長(zhǎng)未摻雜的GaN，使得3D島狀結(jié)構(gòu)迅速愈合，并最終形成內(nèi)部空洞比較均勻而表面平坦的鏤空結(jié)構(gòu)的GaN粗糙層，生長(zhǎng)厚度為2um，生長(zhǎng)壓力為300Torr；步驟七：生長(zhǎng)非故意摻雜的GaN層，厚度為2um，生長(zhǎng)溫度為1200℃，生長(zhǎng)壓力為300Torr；步驟八：生長(zhǎng)Si摻雜的GaN層，該層載流子濃度為1019cm-3，厚度為3um，生長(zhǎng)溫度為1200℃，生長(zhǎng)壓力為300Torr；步驟九：生長(zhǎng)4個(gè)周期的多量子阱有源層，其中壘層為GaN，阱層為InGaN，In組分以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)為10％，阱層厚度為5nm，生長(zhǎng)溫度為800℃，壘層厚度為13nm，生長(zhǎng)溫度為950℃，生長(zhǎng)過(guò)程中壓力為500Torr；步驟十：生長(zhǎng)50nm厚的p-AlGaN電子阻擋層，該層中Al組分以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)為20％，空穴濃度為1018cm-3，生長(zhǎng)溫度為1000℃，壓力為300Torr；步驟十一：生長(zhǎng)Mg摻雜的GaN層，厚度為300nm，生長(zhǎng)溫度為1000℃，生長(zhǎng)壓力為500Torr，空穴濃度為1018cm-3；步驟十二：外延生長(zhǎng)結(jié)束后，將反應(yīng)腔的溫度降至800℃，在氮?dú)夥諊羞M(jìn)行退火處理5min，然后降至室溫，結(jié)束生長(zhǎng)，得到外延片，外延片經(jīng)過(guò)清洗、沉積、光刻和刻蝕后制成單顆小尺寸芯片。實(shí)施例三：一種高發(fā)光效率氮化鎵基LED外延片的制備方法，包括以下步驟：步驟一：將藍(lán)寶石襯底在MOCVD反應(yīng)腔氫氣氛圍中進(jìn)行清潔襯底表面，反應(yīng)腔內(nèi)溫度為1080℃，時(shí)間為7min；步驟二：將反應(yīng)腔溫度降低到530℃，然后在清潔好的藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)低溫GaN成核層，成核層厚度為30nm，生長(zhǎng)壓力為500Torr；步驟三：將反應(yīng)腔溫度升高到960℃，升溫過(guò)程中通入NH3氣體以防止GaN成核層完全分解，然后通入金屬有機(jī)源TMGa，在GaN成核層表面開(kāi)始生長(zhǎng)第一3D結(jié)構(gòu)的GaN層，生長(zhǎng)厚度為220nm，生長(zhǎng)壓力為500Torr，第一3D結(jié)構(gòu)的GaN層中包括小的GaN島和大的GaN島；步驟四：將反應(yīng)腔溫度升高到1070℃，升溫過(guò)程中通入NH3氣體以防止第一3D結(jié)構(gòu)的GaN層分解，升溫結(jié)束后關(guān)閉NH3氣體的通入，并只通入H2氣體對(duì)第一3D結(jié)構(gòu)的GaN層進(jìn)行處理9min，在此過(guò)程中H2氣體會(huì)對(duì)3D結(jié)構(gòu)的GaN層進(jìn)行刻蝕，第一3D結(jié)構(gòu)的GaN層中小的GaN島會(huì)被刻蝕掉，大的GaN島則保留下來(lái)；步驟五：將反應(yīng)腔溫度降低到960℃，通入NH3氣體和金屬有機(jī)源TMGa，在H2氣體處理后的3D結(jié)構(gòu)的GaN層上繼續(xù)生長(zhǎng)3D結(jié)構(gòu)的GaN層700nm，生長(zhǎng)壓力為500Torr，得到擴(kuò)大的3D結(jié)構(gòu)GaN層；步驟六：將反應(yīng)腔溫度升高到1100℃，在擴(kuò)大的3D結(jié)構(gòu)的GaN層上迅速生長(zhǎng)未摻雜的GaN，使得3D島狀結(jié)構(gòu)迅速愈合，并最終形成內(nèi)部空洞比較均勻而表面平坦的鏤空結(jié)構(gòu)的GaN粗糙層，生長(zhǎng)厚度為1.2um，生長(zhǎng)壓力為120Torr；步驟七：生長(zhǎng)非故意摻雜的GaN層，厚度為1.2um，生長(zhǎng)溫度為1100℃，生長(zhǎng)壓力為120Torr；步驟八：生長(zhǎng)Si摻雜的GaN層，該層載流子濃度為3×1018cm-3，厚度為2um，生長(zhǎng)溫度為1100℃，生長(zhǎng)壓力為120Torr；步驟九：生長(zhǎng)5個(gè)周期的多量子阱有源層，其中壘層為GaN，阱層為InGaN，In組分以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)為25％，阱層厚度為3nm，生長(zhǎng)溫度為730℃，壘層厚度為10nm，生長(zhǎng)溫度為850℃，生長(zhǎng)過(guò)程中壓力為300Torr；步驟十：生長(zhǎng)30nm厚的p-AlGaN電子阻擋層，該層中Al組分以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)為12％，空穴濃度為2×1017cm-3，生長(zhǎng)溫度為930℃，壓力為120Torr；步驟十一：生長(zhǎng)Mg摻雜的GaN層，厚度為200nm，生長(zhǎng)溫度為930℃，生長(zhǎng)壓力為400Torr，空穴濃度為3×1017cm-3；步驟十二：外延生長(zhǎng)結(jié)束后，將反應(yīng)腔的溫度降至700℃，在氮?dú)夥諊羞M(jìn)行退火處理12min，然后降至室溫，結(jié)束生長(zhǎng)，得到外延片，外延片經(jīng)過(guò)清洗、沉積、光刻和刻蝕后制成單顆小尺寸芯片。實(shí)施例四:一種高發(fā)光效率氮化鎵基LED外延片的制備方法，包括以下步驟：步驟一：將藍(lán)寶石襯底在MOCVD反應(yīng)腔氫氣氛圍中進(jìn)行清潔襯底表面，反應(yīng)腔內(nèi)溫度為1070℃，時(shí)間為8min；步驟二：將反應(yīng)腔溫度降低到540℃，然后在清潔好的藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)低溫GaN成核層，成核層厚度為25nm，生長(zhǎng)壓力為600Torr；步驟三：將反應(yīng)腔溫度升高到970℃，升溫過(guò)程中通入NH3氣體以防止GaN成核層完全分解，然后通入金屬有機(jī)源TMGa，在GaN成核層表面開(kāi)始生長(zhǎng)第一3D結(jié)構(gòu)的GaN層，生長(zhǎng)厚度為240nm，生長(zhǎng)壓力為600Torr，第一3D結(jié)構(gòu)的GaN層中包括小的GaN島和大的GaN島；步驟四：將反應(yīng)腔溫度升高到1090℃，升溫過(guò)程中通入NH3氣體以防止第一3D結(jié)構(gòu)的GaN層分解，升溫結(jié)束后關(guān)閉NH3氣體的通入，并只通入H2氣體對(duì)第一3D結(jié)構(gòu)的GaN層進(jìn)行處理7min，在此過(guò)程中H2氣體會(huì)對(duì)3D結(jié)構(gòu)的GaN層進(jìn)行刻蝕，第一3D結(jié)構(gòu)的GaN層中小的GaN島會(huì)被刻蝕掉，大的GaN島則保留下來(lái)；步驟五：將反應(yīng)腔溫度降低到970℃，通入NH3氣體和金屬有機(jī)源TMGa，在H2氣體處理后的3D結(jié)構(gòu)的GaN層上繼續(xù)生長(zhǎng)第二3D結(jié)構(gòu)的GaN層800nm，生長(zhǎng)壓力為600Torr，得到擴(kuò)大的3D結(jié)構(gòu)GaN層；步驟六：將反應(yīng)腔溫度升高到1150℃，在擴(kuò)大的3D結(jié)構(gòu)的GaN層上迅速生長(zhǎng)未摻雜的GaN，使得3D島狀結(jié)構(gòu)迅速愈合，并最終形成內(nèi)部空洞比較均勻而表面平坦的鏤空結(jié)構(gòu)的GaN粗糙層，生長(zhǎng)厚度為1.4um，生長(zhǎng)壓力為190Torr；步驟七：生長(zhǎng)非故意摻雜的GaN層，厚度為1.4um，生長(zhǎng)溫度為1150℃，生長(zhǎng)壓力為190Torr；步驟八：生長(zhǎng)Si摻雜的GaN層，該層載流子濃度為5×1018cm-3，厚度為1.5um，生長(zhǎng)溫度為1150℃，生長(zhǎng)壓力為190Torr；步驟九：生長(zhǎng)6個(gè)周期的多量子阱有源層，其中壘層為GaN，阱層為InGaN，In組分以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)為15％，阱層厚度為4nm，生長(zhǎng)溫度為780℃，壘層厚度為9nm，生長(zhǎng)溫度為920℃，生長(zhǎng)過(guò)程中壓力為450Torr；步驟十：生長(zhǎng)40nm厚的p-AlGaN電子阻擋層，該層中Al組分以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)為14％，空穴濃度為5×1017cm-3，生長(zhǎng)溫度為970℃，壓力為190Torr；步驟十一：生長(zhǎng)Mg摻雜的GaN層，厚度為260nm，生長(zhǎng)溫度為970℃，生長(zhǎng)壓力為300Torr，空穴濃度為8×1017cm-3；步驟十二：外延生長(zhǎng)結(jié)束后，將反應(yīng)腔的溫度降至780℃，在氮?dú)夥諊羞M(jìn)行退火處理7min，然后降至室溫，結(jié)束生長(zhǎng)，得到外延片，外延片經(jīng)過(guò)清洗、沉積、光刻和刻蝕后制成單顆小尺寸芯片。實(shí)施例五:一種高發(fā)光效率氮化鎵基LED外延片的制備方法，包括以下步驟：步驟一：將藍(lán)寶石襯底在MOCVD反應(yīng)腔氫氣氛圍中進(jìn)行清潔襯底表面，反應(yīng)腔內(nèi)溫度為1090℃，時(shí)間為6min；步驟二：將反應(yīng)腔溫度降低到545℃，然后在清潔好的藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)低溫GaN成核層，成核層厚度為35nm，生長(zhǎng)壓力為650Torr；步驟三：將反應(yīng)腔溫度升高到980℃，升溫過(guò)程中通入NH3氣體以防止GaN成核層完全分解，然后通入金屬有機(jī)源TMGa，在GaN成核層表面開(kāi)始生長(zhǎng)第一3D結(jié)構(gòu)的GaN層，生長(zhǎng)厚度為260nm，生長(zhǎng)壓力為550Torr，第一3D結(jié)構(gòu)的GaN層中包括小的GaN島和大的GaN島；步驟四：將反應(yīng)腔溫度升高到1110℃，升溫過(guò)程中通入NH3氣體以防止第一3D結(jié)構(gòu)的GaN層分解，升溫結(jié)束后關(guān)閉NH3氣體的通入，并只通入H2氣體對(duì)第一3D結(jié)構(gòu)的GaN層進(jìn)行處理5min，在此過(guò)程中H2氣體會(huì)對(duì)3D結(jié)構(gòu)的GaN層進(jìn)行刻蝕，第一3D結(jié)構(gòu)的GaN層中小的GaN島會(huì)被刻蝕掉，大的GaN島則保留下來(lái)；步驟五：將反應(yīng)腔溫度降低到980℃，通入NH3氣體和金屬有機(jī)源TMGa，在H2氣體處理后的3D結(jié)構(gòu)的GaN層上繼續(xù)生長(zhǎng)第二3D結(jié)構(gòu)的GaN層1000nm，生長(zhǎng)壓力為650Torr，得到擴(kuò)大的3D結(jié)構(gòu)GaN層；步驟六：將反應(yīng)腔溫度升高到1080℃，在擴(kuò)大的3D結(jié)構(gòu)的GaN層上迅速生長(zhǎng)未摻雜的GaN，使得3D島狀結(jié)構(gòu)迅速愈合，并最終形成內(nèi)部空洞比較均勻而表面平坦的鏤空結(jié)構(gòu)的GaN粗糙層，生長(zhǎng)厚度為1.6um，生長(zhǎng)壓力為260Torr；步驟七：生長(zhǎng)非故意摻雜的GaN層，厚度為1.6um，生長(zhǎng)溫度為1080℃，生長(zhǎng)壓力為260Torr；步驟八：生長(zhǎng)Si摻雜的GaN層，該層載流子濃度為7×1018cm-3，厚度為2.5um，生長(zhǎng)溫度為1080℃，生長(zhǎng)壓力為260Torr；步驟九：生長(zhǎng)5個(gè)周期的多量子阱有源層，其中壘層為GaN，阱層為InGaN，In組分以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)為20％，阱層厚度為3nm，生長(zhǎng)溫度為760℃，壘層厚度為12nm，生長(zhǎng)溫度為890℃，生長(zhǎng)過(guò)程中壓力為400Torr；步驟十：生長(zhǎng)30nm厚的p-AlGaN電子阻擋層，該層中Al組分以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)為16％，空穴濃度為3×1017cm-3，生長(zhǎng)溫度為950℃，壓力為260Torr；步驟十一：生長(zhǎng)Mg摻雜的GaN層，厚度為220nm，生長(zhǎng)溫度為950℃，生長(zhǎng)壓力為200Torr，空穴濃度為5×1017cm-3；步驟十二：外延生長(zhǎng)結(jié)束后，將反應(yīng)腔的溫度降至750℃，在氮?dú)夥諊羞M(jìn)行退火處理10min，然后降至室溫，結(jié)束生長(zhǎng)，得到外延片，外延片經(jīng)過(guò)清洗、沉積、光刻和刻蝕后制成單顆小尺寸芯片。圖3-圖6為本發(fā)明生長(zhǎng)的的鏤空結(jié)構(gòu)GaN粗糙層過(guò)程示意圖，其中圖3為在外延片上生長(zhǎng)第一3D結(jié)構(gòu)的GaN層之后的示意圖，由圖3可知GaN島的大小和分布都不均勻；圖4為H2高溫處理第一3D結(jié)構(gòu)的GaN層之后的示意圖，由圖4可知小的GaN島被H2刻蝕掉，島的數(shù)量變少，尺寸更均勻；圖5為生長(zhǎng)第二3D結(jié)構(gòu)的GaN層之后的示意圖，GaN生長(zhǎng)時(shí)優(yōu)先生長(zhǎng)在具有GaN島的位置，其他位置生長(zhǎng)緩慢，最后形成尺寸較大的、大小和分布較為均勻的GaN三維島狀結(jié)構(gòu)。圖6為3D結(jié)構(gòu)的GaN層快速合并后內(nèi)部形成的空洞示意圖。該內(nèi)部空洞比較均勻而表面平坦的鏤空結(jié)構(gòu)GaN粗糙層，能夠減少全內(nèi)反射，有利于提高GaN基LED的光提取效率。另外采用兩步的GaN3D結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)工藝，有助于改變位錯(cuò)的生長(zhǎng)方向，使得有源區(qū)的位錯(cuò)密度降低，提高外延片的晶體質(zhì)量。圖7為分別采用本發(fā)明提供的方法生長(zhǎng)的外延片與普通方法生長(zhǎng)的外延片所制成的LED芯片光輸出功率分布對(duì)比圖。測(cè)試條件為隨機(jī)選取180個(gè)樣本，芯片尺寸8x10mil，測(cè)試電流20mA。采用傳統(tǒng)方法的芯片光輸出功率均值為18.1mW，而采用本發(fā)明提供方法的芯片光輸出功率均值為22.9mW，即采用本發(fā)明提供的方法生長(zhǎng)的芯片光輸出功率比普通方法形成的LED芯片光輸出功率提高了約26.5%。