发光二极管及其制备方法与流程

本公开涉及半导体，特别涉及一种发光二极管及其制备方法。

背景技术：

1、发光二极管(light emitting diode，led)因具有体积小、使用寿命长、颜色丰富多彩、能耗低等特点，目前已经被广泛应用于背光、照明、景观等各个光源领域。

2、相关技术中，led的制备方法包括：依次在n型半导体上形成发光层和p型半导体层，其中，p型半导体层采用单一的生长温度持续一定的生长时间形成，并且p型半导体层具有单一的mg掺杂浓度。

3、然而，p型半导体层中用于提供空穴的mg的激活效率较低，会降低有效空穴的数量，从而导致电子和空穴的辐射复合效率较低，影响led的发光效率。

技术实现思路

1、本公开实施例提供了一种发光二极管及其制备方法，能保证led的质量较好的同时，提高led的发光效率。所述技术方案如下：

2、一方面，提供了一种发光二极管的制备方法，包括：在n型半导体层上形成发光层；在所述发光层的远离所述n型半导体层的一侧形成p型半导体层；其中，所述在所述发光层的远离所述n型半导体层的一侧形成p型半导体层，包括：采用第一生长温度且持续第一生长时间，在所述发光层的远离所述n型半导体层的一侧形成具有第一mg掺杂浓度的第一gan层，并对所述第一gan层进行退火；采用第二生长温度且持续第二生长时间，在所述第一gan层上形成具有第二mg掺杂浓度的第二gan层，并对所述第二gan层进行退火；采用第三生长温度且持续第三生长时间，在所述第二gan层上形成具有第三mg掺杂浓度的第三gan层，并对所述第三gan层进行退火；采用第四生长温度且持续第四生长时间，在所述第三gan层上形成具有第四mg掺杂浓度的第四gan层；所述第一生长温度至所述第四生长温度逐渐升高，所述第一生长时间至所述第三生长时间逐渐增加，所述第一mg掺杂浓度至所述第四mg掺杂浓度逐渐升高。

3、可选地，所述第二生长时间和所述第一生长时间的差值大于0min且小于或者等于3min，所述第三生长时间和所述第二生长时间的差值大于0min且小于或者等于3min。

4、可选地，采用第一退火温度对所述第一gan层进行退火，采用第二退火温度对所述第二gan层进行退火，采用第三退火温度对所述第三gan层进行退火，所述第一退火温度小于所述第二退火温度，并且所述第二退火温度小于所述第三退火温度。

5、可选地，所述第二退火温度和第一退火温度的差值大于0℃且小于或者等于50℃，所述第三退火温度和所述第二退火温度的差值大于0℃且小于或者等于70℃。

6、可选地，所述第一退火温度小于所述第一生长温度，所述第二退火温度小于所述第二生长温度，所述第三退火温度小于所述第三生长温度。

7、可选地，对所述第一gan层进行退火的持续时间为第一退火时间，对所述第二gan层进行退火的持续时间为第二退火时间，对所述第三gan层进行退火的持续时间为第三退火时间，所述第一退火时间大于所述第二退火时间，并且所述第二退火时间大于所述第三退火时间。

8、可选地，所述第一退火时间与所述第二退火时间的差值大于0s且小于或者等于90s，所述第二退火时间与所述第三退火时间的差值大于0s且小于或者等于60s。

9、可选地，所述第一生长温度为930℃至960℃，所述第二生长温度为950℃至980℃，所述第三生长温度为960℃至980℃，所述第四生长温度为970℃至990℃。

10、可选地，所述第一mg掺杂浓度为1*1018cm-3至5*1018cm-3，所述第二mg掺杂浓度为3*1018cm-3至8*1018cm-3，所述第三mg掺杂浓度为5*1018cm-3至5*1019cm-3，所述第四mg掺杂浓度为1*1019cm-3至5*1020cm-3。

11、另一方面，提供了一种发光二极管，包括n型半导体层、位于所述n型半导体层上的发光层和位于所述发光层的远离所述n型半导体层的一侧的p型半导体层；所述p型半导体层包括：采用第一生长温度且持续第一生长时间，在所述发光层的远离所述n型半导体层的一侧形成的具有第一mg掺杂浓度的第一gan层，所述第一gan层经过退火处理；采用第二生长温度且持续第二生长时间，在所述第一gan层上形成的具有第二mg掺杂浓度的第二gan层，所述第二gan层经过退火处理；采用第三生长温度且持续第三生长时间，在所述第二gan层上形成的具有第三mg掺杂浓度的第三gan层，所述第三gan层经过退火处理；采用第四生长温度且持续第四生长时间，在所述第三gan层上形成的具有第四mg掺杂浓度的第四gan层；所述第一生长温度至所述第四生长温度逐渐升高，所述第一生长时间至所述第三生长时间逐渐增加，所述第一mg掺杂浓度至所述第四mg掺杂浓度逐渐升高。

12、本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

13、本公开实施例中，先采用较低的第一生长温度且持续较短的第一生长时间，可以减少高温对发光层的破坏，在发光层的远离n型半导体层的一侧形成具有较低的第一mg掺杂浓度的第一gan层，可以降低mg掺杂对gan晶格完整性的影响，保证led的质量较好。再依次形成第二gan层、第三gan层和第四gan层，第一生长温度至第四生长温度逐渐升高，第一生长时间至第三生长时间逐渐增加，第一mg掺杂浓度至第四mg掺杂浓度逐渐升高，因此在逐渐远离发光层的方向上，mg的激活效率和掺杂效率均逐渐升高，可以增加空穴的数量，促进空穴的移动，提高电子和空穴的辐射复合效率。

14、并且在形成第一gan层、第二gan层和第三gan层后都会分别进行退火处理，从而可以进一步提高mg的激活效率和掺杂效率。因此，这样得到的p型半导体层可以在减小高温对发光层的破坏、降低mg掺杂对gan晶格完整性的影响以保证led的质量较好的同时，提高电子和空穴的辐射复合效率，从而有效提高led的发光效率。

技术特征：

1.一种发光二极管的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二生长时间和所述第一生长时间的差值大于0min且小于或者等于3min，所述第三生长时间和所述第二生长时间的差值大于0min且小于或者等于3min。

3.根据权利要求1或2所述制备方法，其特征在于，采用第一退火温度对所述第一gan层(61)进行退火，采用第二退火温度对所述第二gan层(62)进行退火，采用第三退火温度对所述第三gan层(63)进行退火，所述第一退火温度小于所述第二退火温度，并且所述第二退火温度小于所述第三退火温度。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述第二退火温度和第一退火温度的差值大于0℃且小于或者等于50℃，所述第三退火温度和所述第二退火温度的差值大于0℃且小于或者等于70℃。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述第一退火温度小于所述第一生长温度，所述第二退火温度小于所述第二生长温度，所述第三退火温度小于所述第三生长温度。

6.根据权利要求1至2和权利要求4至5任一项所述的制备方法，其特征在于，对所述第一gan层(61)进行退火的持续时间为第一退火时间，对所述第二gan层(62)进行退火的持续时间为第二退火时间，对所述第三gan层(63)进行退火的持续时间为第三退火时间，所述第一退火时间大于所述第二退火时间，并且所述第二退火时间大于所述第三退火时间。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述第一退火时间与所述第二退火时间的差值大于0s且小于或者等于90s，所述第二退火时间与所述第三退火时间的差值大于0s且小于或者等于60s。

8.根据权利要求1至2、权利要求4至5和权利要求7中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第一生长温度为930℃至960℃，所述第二生长温度为950℃至980℃，所述第三生长温度为960℃至980℃，所述第四生长温度为970℃至990℃。

9.根据权利要求1至2、权利要求4至5和权利要求7中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第一mg掺杂浓度为1*1018cm-3至5*1018cm-3，所述第二mg掺杂浓度为3*1018cm-3至8*1018cm-3，所述第三mg掺杂浓度为5*1018cm-3至5*1019cm-3，所述第四mg掺杂浓度为1*1019cm-3至5*1020cm-3。

10.一种发光二极管，其特征在于，包括n型半导体层(30)、位于所述n型半导体层(30)上的发光层(40)和位于所述发光层(40)的远离所述n型半导体层(30)的一侧的p型半导体层(60)；

技术总结本公开实施例提供了一种发光二极管及其制备方法，属于半导体技术领域。该制备方法包括：采用第一生长温度且持续第一生长时间，形成具有第一Mg掺杂浓度的第一GaN层；采用第二生长温度且持续第二生长时间，形成具有第二Mg掺杂浓度的第二GaN层；采用第三生长温度且持续第三生长时间，形成具有第三Mg掺杂浓度的第三GaN层；采用第四生长温度且持续第四生长时间，形成具有第四Mg掺杂浓度的第四GaN层；第一生长温度至第四生长温度逐渐升高，第一生长时间至第三生长时间逐渐增加，第一Mg掺杂浓度至第四Mg掺杂浓度逐渐升高。本公开实施例能保证LED的质量较好的同时，提高LED的发光效率。技术研发人员：从颖,姚振,龚逸品,梅劲受保护的技术使用者：京东方华灿光电（苏州）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25