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、gan基led通常都生长异质衬底上，例如蓝宝石、sic和si等衬底，因为gan与衬底之间晶格失配及热失配较大，gan基led的会产生大量的穿透位错，所以这些穿透位错导致了v型坑的产生。早先对v形坑的认识都停留在缺陷层面上，认为v形坑是量子阱有源区中的一种缺陷，常常作为非辐射复合发生中心和器件漏电通道，严重的影响了gan基led的光电性能。但随着近年来对v形坑问题认识的不断深入，研究人员又发现了v形坑在提升gan基led器件光电性能方面上的一些正向作用，主要表现在屏蔽位错和改善空穴传输两方面。但是目前gan基led的位错密度不能很好的控制，因此产生v型坑密度同样不好控制，不能较好利用v型坑提高空穴注入效率。

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，其调控gan外延层的晶体质量，调控v-pits密度，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、三维成核层、非掺杂gan层、n型gan层、多量子阱层、电子阻挡层、p型gan层；

4、所述三维成核层包括依次沉积在所述缓冲层上的第一algan层、si掺杂三维gan层、第二algan层和三维gan合并层。

5、在一些实施方式中，所述第一algan层的厚度为5nm～50nm；

6、所述第一algan层的al组分由所述缓冲层向所述非掺杂gan层方向由高向低逐渐变化。

7、在一些实施方式中，所述si掺杂三维gan层的厚度为0.1nm～1μm。

8、在一些实施方式中，所述si掺杂三维gan层的si掺杂浓度为1×1017atoms/cm3～1×1018atoms/cm3。

9、在一些实施方式中，所述第二algan层的厚度为0.5nm～2μm。

10、在一些实施方式中，所述第二algan层的生长温度逐渐升高。

11、在一些实施方式中，所述三维gan合并层的厚度为0.5nm～2μm。

12、为解决上述问题，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、提供衬底；

14、s2、在所述衬底上依次沉积缓冲层、三维成核层、非掺杂gan层、n型gan层、多量子阱层、电子阻挡层、p型gan层；

15、所述三维成核层包括依次沉积在所述缓冲层上的第一algan层、si掺杂三维gan层、第二algan层和三维gan合并层。

16、在一些实施方式中，所述第一algan层的生长压力为50torr～300torr，生长温度为950℃～1050℃；

17、所述si掺杂三维gan层的生长压力为50torr～500torr，生长温度为950℃～1080℃；

18、所述第二algan层的生长压力为50torr～500torr，生长温度为970℃～1100℃；

19、所述三维gan合并层的生长压力为50torr～500torr，生长温度为970℃～1100℃。

20、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。

21、实施本发明，具有如下有益效果：

22、第一algan层为晶格过渡层，减少三维成核层与缓冲层的晶格失配，提高三维成核层的晶体质量。

23、si掺杂三维gan层生长温度较低，成核层岛的密度较低，减慢岛的合并速度，降低缺陷的密度，提高gan外延层的晶体质量。并且si掺杂三维gan层引入低浓度的si掺杂，调控三维成核层的晶体质量，从而调控v-pits密度。si掺杂三维gan层的厚度不能太厚，si浓度太高，否则会导致引入si原子导致gan外延层晶体质量急速下降。

24、第二algan层的生长温度逐渐升高，成核层的三维结构逐渐增大，减少其他成核点产生，而al组分促进成核层向三维生长，提高成核层晶体质量。

25、三维gan合并层的生长温度略高，成核层岛的侧向生长加快，小岛继续长大并融合，并为后续沉积非掺杂gan层做好准备。

26、以上，本发明通过增设三维成核层调控gan外延层的晶体质量，调控v-pits密度，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、三维成核层、非掺杂gan层、n型gan层、多量子阱层、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，所述第一algan层的厚度为5nm～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si掺杂三维gan层的厚度为0.1nm～1μm。

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si掺杂三维gan层的si掺杂浓度为1×1017atoms/cm3～1×1018atoms/cm3。

5.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第二algan层的厚度为0.5nm～2μm。

6.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第二algan层的生长温度逐渐升高。

7.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述三维gan合并层的厚度为0.5nm～2μm。

8.一种如权利要求1～7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：

9.如权利要求8所述的发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述第一algan层的生长压力为50torr～300torr，生长温度为950℃～1050℃；

10.一种led，其特征在于，所述led包括如权利要求1～7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、三维成核层、非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层；所述三维成核层包括依次沉积在所述缓冲层上的第一AlGaN层、Si掺杂三维GaN层、第二AlGaN层和三维GaN合并层。本发明提供的发光二极管外延片调控GaN外延层的晶体质量，调控V‑pits密度，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：2024/11/4