发光二极管外延片及其制备方法、LED与流程

本发明涉及光电，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：

1、氮化镓(gan)是代表性的iii-v族氮化物半导体材料， p型gan材料的获取难度要比获得n型gan的难度大很多，曾经严重制约了gan材料与其器件研究的进展。尽管目前gan的p型掺杂已取得了突破性进展，但至今仍存在p型杂质活化率低、难以实现高空穴浓度等问题。

2、具体地，其一，受主杂质mg原子的激活能较高，导致空穴激活率低，一般条件下空穴浓度只能达到 1017~1018atoms/cm3量级；其二，由于空穴的有效质量大、迁移率低，导致空穴主要集中分布在靠近p侧的少数几个量子阱中，空穴注入效率低；其三，电子有效质量小、迁移率大，导致电子可以很轻易的越过有源区进入到p型层中造成电子泄漏。

技术实现思路

1、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，其减少电子溢流效应，提高活化mg浓度，提高空穴浓度，提高空穴注入效率，提高电子与空穴辐射复合效率，减少漏电，提升发光二极管的发光效率。

2、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。

3、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，所述衬底上依次设有缓冲层、非掺杂gan层、n型gan层、多量子阱层、氮化物插入层、电子阻挡层、p型gan层；

4、所述氮化物插入层包括依次沉积在所述多量子阱层上的aln层、p型含ga氮化物层、mg δ掺杂p型含ga氮化物层和含ga氮化物层。

5、在一种实施方式中，所述aln层的厚度为0.5nm~5nm。

6、在一种实施方式中，所述p型含ga氮化物层的厚度为1nm~10nm；

7、所述p型含ga氮化物层的mg掺杂浓度为1×1019atoms/cm3~1×1020atoms/cm3。

8、在一种实施方式中，所述mg δ掺杂p型含ga氮化物层的厚度为10nm~100nm；

9、所述mg δ掺杂p型含ga氮化物层的mg掺杂浓度为1×1020atoms/cm3~1×1021atoms/cm3。

10、在一种实施方式中，所述含ga氮化物层的厚度为1nm~10nm。

11、在一种实施方式中，所述含ga氮化物包括gan、algan、ingan、alingan。

12、为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种发光二极管外延片的制备方法，包括以下步骤：

13、s1、准备衬底；

14、s2、在所述衬底上依次沉积缓冲层、非掺杂gan层、n型gan层、多量子阱层、氮化物插入层、电子阻挡层、p型gan层；

15、所述氮化物插入层包括依次沉积在所述多量子阱层上的aln层、p型含ga氮化物层、mg δ掺杂p型含ga氮化物层和含ga氮化物层。

16、在一种实施方式中，所述p型含ga氮化物层的生长温度为700℃~800℃；

17、所述p型含ga氮化物层在生长过程中生长温度逐渐降低；

18、所述含ga氮化物层的生长温度为700℃~900℃；

19、所述p型含ga氮化物层在生长过程中生长温度逐渐升高。

20、在一种实施方式中，所述mg δ掺杂p型含ga氮化物层采用下述方法制得：

21、先生长非掺杂含ga氮化物层，生长完成后关闭金属有机化合物源，但不关闭n源氨气，并保持氨气流量不变，预通氨气5s~50s后开通mg源，得到mg δ掺杂层，交替生长所述非掺杂含ga氮化物层和所述mg δ掺杂层，得到所述mg δ掺杂p型含ga氮化物层。

22、相应地，本发明还提供了一种led，所述led包括上述的发光二极管外延片。

23、实施本发明，具有如下有益效果：

24、本发明提供的发光二极管外延片，其在多量子阱层后，电子阻挡层和p型gan层之前，插入了氮化物插入层，所述氮化物插入层包括aln层、p型含ga氮化物层、mg δ掺杂p型含ga氮化物层和含ga氮化物层。

25、所述aln层能够减少电子溢流至p型gan层与空穴发生非辐射复合，减少对空穴的阻挡，提高发光二极管的发光效率。所述p型含ga氮化物层的掺杂浓度较低，提高空穴向有源层扩散效率，其生长温度逐渐降低能够减少与所述mg δ掺杂p型含ga氮化物层的晶格失配，提高晶体质量。所述mg δ掺杂p型含ga氮化物层的mg掺杂浓度较高，提供足量的空穴注入到多量子阱层中与电子复合，并能有效抑制p-gan位错的形成，提高晶体质量。所述含ga氮化物层的生长温度逐渐升高，打断mg-h，有效使mg活化，激活p型氮化物，并且能够有效覆盖p型氮化物的不平整的表面，减少发光二极管漏电。

26、综上，本发明通过插入具有特定结构的氮化物插入层，减少电子溢流效应，提高活化mg浓度，提高空穴浓度，提高空穴注入效率，提高电子与空穴辐射复合效率，减少漏电，提升发光二极管的发光效率。

技术特征：

1.一种发光二极管外延片，其特征在于，包括衬底，所述衬底上依次设有缓冲层、非掺杂gan层、n型gan层、多量子阱层、氮化物插入层、电子阻挡层、p型gan层；

2.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述aln层的厚度为0.5nm~5nm。

3.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述p型含ga氮化物层的厚度为1nm~10nm；

4. 如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述mg δ掺杂p型含ga氮化物层的厚度为10nm~100nm；

5.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述含ga氮化物层的厚度为1nm~10nm。

6.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述含ga氮化物包括gan、algan、ingan、alingan。

7.一种如权利要求1~6任一项所述的发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.如权利要求7所述的发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述p型含ga氮化物层的生长温度为700℃~800℃；

9. 如权利要求7所述的发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述mg δ掺杂p型含ga氮化物层采用下述方法制得：

10.一种led，其特征在于，所述led包括如权利要求1~6任一项所述的发光二极管外延片。

技术总结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，所述衬底上依次设有缓冲层、非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、氮化物插入层、电子阻挡层、P型GaN层；所述氮化物插入层包括依次沉积在所述多量子阱层上的AlN层、P型含Ga氮化物层、Mgδ掺杂P型含Ga氮化物层和含Ga氮化物层。本发明提供的发光二极管外延片能够减少电子溢流效应，提高活化Mg浓度，提高空穴浓度，提高空穴注入效率，提高电子与空穴辐射复合效率，减少漏电，提升发光二极管的发光效率。技术研发人员：程龙,郑文杰,高虹,刘春杨,胡加辉,金从龙受保护的技术使用者：江西兆驰半导体有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/5