具有高發(fā)光效率的外延片生長方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)光二極管(英文Light Emitting D1de，簡稱LED)領(lǐng)域，特別涉及一種具有高發(fā)光效率的外延片生長方法。
【背景技術(shù)】
[0002]LED因高亮度、低熱量、長壽命、無毒、可回收再利用等優(yōu)點，被稱為是21世紀最有發(fā)展前景的綠色照明光源。GaN基LED作為LED中最重要的一類，在眾多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)有的GaN基LED的外延片主要包括襯底、緩沖層、N型GaN層、多量子阱有源層、P型AlGaN層、P型GaN載流子層等。
[0003]GaN基LED在工作過程中，N型GaN層中產(chǎn)生的電子和P型GaN載流子層中產(chǎn)生的空穴，在電場的作用下向多量子阱有源層迀移，并在多量子阱有源層中發(fā)生輻射復合，進而發(fā)光。
[0004]在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題:
[0005]隨著GaN基LED工作電流的增加，電流密度隨之增大，在這種大電流密度場景下，注入多量子阱有源層中的電子也隨之增多，導致部分電子未能與空穴在多量子阱有源層中復合而迀移至P型GaN載流子層中，致使電子溢漏的程度增加，使得大電流密度情況下LED芯片的發(fā)光效率下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明實施例提供了一種具有高發(fā)光效率的外延片生長方法。所述技術(shù)方案如下:
[0007]本發(fā)明實施例提供了一種具有高發(fā)光效率的外延片生長方法，所述方法包括:
[0008]提供一襯底；
[0009]在所述襯底上依次生長u型GaN層和N型GaN層；
[0010]在所述N型GaN層上生長多量子阱有源層；
[0011 ] 在所述多量子阱有源層上生長P型AlGaN層；
[0012]在所述P型AlGaN層上生長P型GaN載流子層；
[0013]所述在所述多量子阱有源層上生長P型AlGaN層，包括:
[0014]在反應(yīng)腔內(nèi)溫度為950°C，反應(yīng)腔內(nèi)壓強為10torr的環(huán)境下，間歇式生長AlGaN層，并在所述AlGaN層生長間隙通入CP2Mg源。
[0015]在本發(fā)明實施例的一種實現(xiàn)方式中，所述間歇式生長AlGaN層，并在所述AlGaN層生長間隙通入CP2Mg源，包括:
[0016]重復執(zhí)行下述生長過程η次，η彡2:
[0017]通入TMGa、TMAl 和 TMIn 源生長 AlGaN 層；
[0018]停止通入所述TMGa、TMAl和TMIn源，同時通入CP2Mg源。
[0019]在本發(fā)明實施例的另一種實現(xiàn)方式中，2 < η ( 12。
[0020]在本發(fā)明實施例的另一種實現(xiàn)方式中，所述通入TMGa、TMAl和TMIn源生長AlGaN層，包括:
[0021]通入所述TMGa、TMAl和TMIn源，生長5?30nm厚的AlGaN層。
[0022]在本發(fā)明實施例的另一種實現(xiàn)方式中，所述CP2Mg源的流量為100?600SCCm。
[0023]在本發(fā)明實施例的另一種實現(xiàn)方式中，所述CP2Mg源每次通入的時間為5sec?2min0
[0024]在本發(fā)明實施例的另一種實現(xiàn)方式中，所述在所述襯底上依次生長u型GaN層和N型GaN層，包括:
[0025]在反應(yīng)腔內(nèi)溫度為1100?1200°C，反應(yīng)腔內(nèi)壓強為200torr的環(huán)境下，在藍寶石襯底上生長一層I?4um厚的u型GaN層；
[0026]保持反應(yīng)腔內(nèi)溫度為1100?1200°C，保持反應(yīng)腔內(nèi)壓強為200torr，在所述u型GaN層上生長一層I?4um厚摻雜Si的N型GaN層。
[0027]在本發(fā)明實施例的另一種實現(xiàn)方式中，所述在所述N型GaN層上生長多量子阱有源層，包括:
[0028]在反應(yīng)腔內(nèi)壓強為200tOrr的環(huán)境下，在所述N型GaN層上生長一層多量子阱有源層，所述多量子阱有源層可以包括6個InGaN阱層、和6個與InGaN阱層交替生長的GaN皇層；其中，所述InGaN阱層的厚度為2.8?3.8nm，生長溫度為750?780°C ;所述GaN皇層的厚度為6nm?20nm，生長溫度為900 °C。
[0029]在本發(fā)明實施例的另一種實現(xiàn)方式中，所述在所述P型AlGaN層上生長P型GaN載流子層，包括:
[0030]在反應(yīng)腔內(nèi)溫度為940?970 °C，反應(yīng)腔內(nèi)壓強為200torr的環(huán)境下，在所述P型AlGaN層上生長一層100?500nm厚的P型GaN載流子層。
[0031]本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是:
[0032]本發(fā)明提供的發(fā)光二極管外延片制備方法中，在多量子阱有源層上生長P型AlGaN層采用下述方式實現(xiàn):在反應(yīng)腔內(nèi)溫度為950°C，反應(yīng)腔內(nèi)壓強為10torr的環(huán)境下，間歇式生長AlGaN層，并在AlGaN層生長間隙通入CP2Mg源，在通入CP2Mg源時，高溫下In揮發(fā)產(chǎn)生大量的In空位，N空位數(shù)量大大減少，In空位的自補償效應(yīng)能力比N空位小，所以AlGaN層中空穴濃度增加，且此情況下的AlGaN層中空穴具有較低的受主激活能和較高的二維空穴氣密度，因而大大增加了 P型AlGaN層中的空穴濃度；該外延片制成的芯片工作時，由于P型AlGaN載流子層中的空穴濃度高，導致最終注入多量子阱有源層中的空穴濃度明顯增加；在大電流密度下，注入多量子阱有源層中的電子是隨之增多的，而由于本發(fā)明中注入多量子阱有源層中的空穴也明顯增加，所以大大提高了電子和空穴在多量子阱有源層中的復合效率，由于復合效率的提高，使得越過多量子阱有源層逃逸到P型GaN載流子層的電子數(shù)量明顯減少，電子溢漏的程度減小，提高了大電流密度下GaN基LED的發(fā)光效率。
【附圖說明】
[0033]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0034]圖1是本發(fā)明實施例提供的具有高發(fā)光效率的外延片生長方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0035]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。
[0036]圖1是本發(fā)明實施例提供的一種具有高發(fā)光效率的外延片生長方法的流程圖，適用于藍綠光波的GaN基LED，參見圖1，該方法包括:
[0037]步驟100:提供一襯底。
[0038]在本實施例中，襯底包括但不限于藍寶石襯底。
[0039]具體地，步驟100可以包括:將放置在石墨盤中藍寶石襯底送入反應(yīng)腔中，并加熱反應(yīng)腔至1000?1100°C，增大反應(yīng)腔內(nèi)壓強至500torr，對藍寶石襯底進行5min的預(yù)處理。
[0040]步驟101，在襯底上依次生長u型GaN層和N型GaN層。
[0041]具體地，步驟101可以包括:加熱反應(yīng)腔至1100?1200°C，降低反應(yīng)腔內(nèi)壓強至200torr，在藍寶石襯底上生長一層I?4um(優(yōu)選2um)厚的u型GaN層；
[0042]保持反應(yīng)腔內(nèi)溫度為1100?1200°C，保持反應(yīng)腔內(nèi)壓強為200torr，在u型GaN層上生長一層I?4um(優(yōu)選2um)厚摻雜Si的N型GaN層。
[0043]步驟102，在N型GaN層上生長多量子阱有源層，多量子阱有源層包括交替生長的多個InGaN阱層和多個GaN皇層。
[0044]具體地，步驟102可以包括