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、目前gan基发光二极管外延层结构包含衬底，在衬底上依次沉积缓冲层、三维成核层、非掺杂gan层、多量子阱层、电子阻挡层和p型gan层。而成核层在成长过程中产生线缺陷对于gan外延层的晶体质量影响巨大。

2、目前沉积三维成核层主要存在以下问题，第一，缓冲层沉积温度较低导致薄膜晶体质量较差，影响后续成核层的晶体质量。第二，成核层在沉积过程中无法控制其成核小岛密度，导致岛密度高，岛与岛的间距小，小岛过早融合产生线缺陷，并且线缺陷密度高，线缺陷不仅充当非辐射复合中心，而且会在禁带中引入能级，减少少子寿命，降低发光二极管发光效率。

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，其提高gan外延层的晶体质量，降低量子阱非辐射复合效率，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、sin层、三维成核层、非掺杂gan层、n型gan层、有源层、电子阻挡层、p型gan层；

4、所述三维成核层包括依次层叠的c/mg共掺杂氮化物层、第一c掺杂含ga氮化物层、第二c掺杂含ga氮化物层，所述c/mg共掺杂氮化物层的生长温度＜所述第一c掺杂含ga氮化物层的生长温度＜所述第二c掺杂含ga氮化物层的生长温度。

5、在一些实施方式中，所述sin层的厚度为1nm~50nm。

6、在一些实施方式中，所述c/mg共掺杂氮化物层的氮化物为gan、algan、ingan、aln、alingan、bgan、baln、bingan中一种。

7、在一些实施方式中，所述c/mg共掺杂氮化物层的厚度为0.05μm~0.5μm；

8、所述c/mg共掺杂氮化物层的c掺杂浓度为5×1016atoms/cm3~5×1017atoms/cm3；

9、所述c/mg共掺杂氮化物层的mg掺杂浓度为1×1017atoms/cm3~1×1018atoms/cm3。

10、在一些实施方式中，所述第一c掺杂含ga氮化物层的含ga氮化物为gan、algan、ingan、alingan、bgan、bingan中一种。

11、在一些实施方式中，所述第一c掺杂含ga氮化物层的厚度为0.1μm~2μm；

12、所述第一c掺杂含ga氮化物层的c掺杂浓度为1×1016atoms/cm3~1×1018atoms/cm3。

13、在一些实施方式中，所述第二c掺杂含ga氮化物层的含ga氮化物为gan、algan、ingan、alingan、bgan、bingan中一种。

14、在一些实施方式中，所述第二c掺杂含ga氮化物层的厚度为0.1μm~2μm；

15、所述第二c掺杂含ga氮化物层的c掺杂浓度为1×1016atoms/cm3~1×1017atoms/cm3。

16、为解决上述技术问题，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：

17、s1、提供衬底；

18、s2、在所述衬底上依次沉积缓冲层、sin层、三维成核层、非掺杂gan层、n型gan层、有源层、电子阻挡层、p型gan层；

19、所述三维成核层包括依次层叠的c/mg共掺杂氮化物层、第一c掺杂含ga氮化物层、第二c掺杂含ga氮化物层，所述c/mg共掺杂氮化物层的c掺杂浓度>所述第一c掺杂含ga氮化物层的c掺杂浓度>所述第二c掺杂含ga氮化物层的c掺杂浓度。

20、相应地，本发明还提供了一种led，所述led包括如上文所述的发光二极管外延片。

21、实施本发明，具有如下有益效果：

22、sin层作为隔离层，减少缓冲层沉积在衬底上因晶格失配及热失配产生的线缺陷向外延层延伸，提高后续沉积三维成核层的晶体质量，减少发光二极管漏电。

23、沉积c/mg共掺杂氮化物层时生长温度较低，可释放外延层的热膨胀应力，减少外延层的翘曲，其c杂质可以使外延层点缺陷等湮灭，而mg杂质则可以控制成核点的密度，提高晶体质量。

24、第一c掺杂含ga氮化物层的生长温度高于所述c/mg共掺杂氮化物层，提高原子的迁移率，促进成核点逐渐增大为小岛状成核层，避免成核层的小岛过早融合，产生线缺陷，而掺杂少量的c杂质同样是为了湮灭缺陷，提高晶体质量质量。

25、第二c掺杂含ga氮化物层的生长温度较所述第一c掺杂含ga氮化物层的沉积温度更高，进一步促进小岛状成核层进一步长大并融合，为后续沉积非掺杂gan层减少其成核生长的接触角，使岛状生长的gan晶粒在较小的厚度内能连成面，转变为二维外延生长，提高后续沉积外延层晶体质量，降低量子阱非辐射复合效率，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、sin层、三维成核层、非掺杂gan层、n型gan层、有源层、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sin层的厚度为1nm~50nm。

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c/mg共掺杂氮化物层的氮化物为gan、algan、ingan、aln、alingan、bgan、baln、bingan中一种。

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c/mg共掺杂氮化物层的厚度为0.05μm~0.5μm；

5.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一c掺杂含ga氮化物层的含ga氮化物为gan、algan、ingan、alingan、bgan、bingan中一种。

6.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一c掺杂含ga氮化物层的厚度为0.1μm~2μm；

7.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第二c掺杂含ga氮化物层的含ga氮化物为gan、algan、ingan、alingan、bgan、bingan中一种。

8.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第二c掺杂含ga氮化物层的厚度为0.1μm~2μm；

9.一种如权利要求1~8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：

10.一种led，其特征在于，所述led包括如权利要求1~8任一项所述的发光二极管外延片。

技术总结本发明涉及光电技术领域，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、SiN层、三维成核层、非掺杂GaN层、N型GaN层、有源层、电子阻挡层、P型GaN层；所述三维成核层包括依次层叠的C/Mg共掺杂氮化物层、第一C掺杂含Ga氮化物层、第二C掺杂含Ga氮化物层，所述C/Mg共掺杂氮化物层的生长温度＜所述第一C掺杂含Ga氮化物层的生长温度＜所述第二C掺杂含Ga氮化物层的生长温度。本发明提供的发光二极管外延片提高GaN外延层的晶体质量，降低量子阱非辐射复合效率，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：2024/9/26