一种LED芯片及其制备方法、发光设备与流程

本申请涉及半导体，尤其涉及一种led芯片及其制备方法、发光设备。

背景技术：

1、蓝宝石衬底相比其他衬底具有很多的优越性，但是由于蓝宝石衬底不导电，这就为led芯片制作电极带来很大的困难。现在比较成熟的方法是在蓝宝石的同一面制作垂直电极结构。这一方法需要在材料表面进行刻蚀，当有电流注入时，电流并不是纵向流动，而是需要横向进行流动，由于电极结构会影响光的有效射出，所以一般电极的大小不能很大，这就决定了电极结构不能有很强的电流扩展能力。

2、对于常规的n型gan层而言，如果掺杂的不均匀，就会在局部形成高阻效应，大的电流流过时会产生热效应，进而会破坏pn结结构，降低led芯片的稳定性。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本申请提供了一种led芯片及其制备方法、发光设备，提高了led芯片的光电性能以及稳定性。具体方案如下：

2、本申请第一方面提供一种led芯片，所述led芯片包括：

3、衬底；

4、位于所述衬底一侧的n型电流扩展层；

5、其中，所述n型电流扩展层包括在第一方向上层叠设置的第一n型gan层、n型algan层以及超晶格结构；所述超晶格结构包括在所述第一方向上交替层叠设置的u型algan层和第二n型gan层；所述第一方向垂直于所述衬底所在平面，且由所述衬底指向所述n型电流扩展层；

6、所述第一n型gan层的掺杂浓度低于所述n型algan层的掺杂浓度。

7、优选的，在上述led芯片中，所述第一n型gan层的厚度范围为200nm-500nm，包括端点值；

8、所述第一n型gan层的掺杂浓度范围为2e17/cm3-8e17/cm3，包括端点值。

9、优选的，在上述led芯片中，所述n型algan层的厚度范围为300nm-800nm，包括端点值；所述n型algan层中的al组分范围为0%-50%；

10、所述n型algan层的掺杂浓度范围为2e19/cm3-8e19/cm3，包括端点值。

11、优选的，在上述led芯片中，所述u型algan层的厚度范围为2nm-8nm，包括端点值；

12、所述u型algan层中的al组分范围为0%-20%。

13、优选的，在上述led芯片中，所述第二n型gan层的厚度范围为4nm-16nm，包括端点值。

14、优选的，在上述led芯片中，所述第二n型gan层的掺杂元素为si元素；

15、所述第二n型gan层的掺杂浓度范围为2e18/cm3-9e18/cm3，包括端点值。

16、优选的，在上述led芯片中，所述超晶格结构中所述u型algan层和所述第二n型gan层的厚度比为1:2。

17、本申请第二方面提供一种led芯片的制备方法，所述led芯片的制备方法包括：

18、提供一衬底；

19、在所述衬底的一侧形成n型电流扩展层；其中，所述n型电流扩展层包括在第一方向上层叠设置的第一n型gan层、n型algan层以及超晶格结构；所述超晶格结构包括在所述第一方向上交替层叠设置的u型algan层和第二n型gan层；所述第一方向垂直于所述衬底所在平面，且由所述衬底指向所述n型电流扩展层；所述第一n型gan层的掺杂浓度低于所述n型algan层的掺杂浓度。

20、优选的，在上述led芯片的制备方法中，所述在所述衬底的一侧形成n型电流扩展层，包括：

21、在形成所述第一n型gan层、所述n型algan层、所述u型algan层、所述第二n型gan层中的任意一层之后，对该层进行表面处理。

22、本申请第三方面提供一种发光设备，所述发光设备包括上述任一项所述的led芯片。

23、借由上述技术方案，本申请提供了一种led芯片及其制备方法、发光设备，对常规led芯片中的n型gan层进行改进形成n型电流扩展层，使其具有电流扩展的功能。其中基于掺杂浓度逐渐升高的第一n型gan层和n型algan层而言，重掺的n型algan层利用al的高势垒屏障作用约束电子的流动方向，促使其横向扩展，提高横向流动能力；并且通过重掺减少接触势垒降低高阻效应，可以大大改善电流拥堵现象，从而减少热效应的产生，提高器件性能。同时通过间隔式掺杂的u型algan层和第二n型gan层而言，可降低有效电阻率，提高载流子的纵向扩展能力，从而降低电压；另外u型algan层和第二n型gan层的超晶格应力调制可减少位错，可以有效的提高晶体的质量，对器件的反向漏电有着很大的抑制，提高了led芯片的稳定性。

技术特征：

1.一种led芯片，其特征在于，所述led芯片包括：

2.根据权利要求1所述的led芯片，其特征在于，所述第一n型gan层的厚度范围为200nm-500nm，包括端点值；

3.根据权利要求1所述的led芯片，其特征在于，所述n型algan层的厚度范围为300nm-800nm，包括端点值；所述n型algan层中的al组分范围为0%-50%；

4.根据权利要求1所述的led芯片，其特征在于，所述u型algan层的厚度范围为2nm-8nm，包括端点值；

5.根据权利要求1所述的led芯片，其特征在于，所述第二n型gan层的厚度范围为4nm-16nm，包括端点值。

6.根据权利要求1所述的led芯片，其特征在于，所述第二n型gan层的掺杂元素为si元素；

7.根据权利要求1-6任一项所述的led芯片，其特征在于，所述超晶格结构中所述u型algan层和所述第二n型gan层的厚度比为1:2。

8.一种led芯片的制备方法，其特征在于，所述led芯片的制备方法包括：

9.根据权利要求8所述的led芯片的制备方法，其特征在于，所述在所述衬底的一侧形成n型电流扩展层，包括：

10.一种发光设备，其特征在于，所述发光设备包括权利要求1-7任一项所述的led芯片。

技术总结本发明提供了一种LED芯片及其制备方法、发光设备，涉及半导体技术领域。基于掺杂浓度逐渐升高的第一N型GaN层和N型AlGaN层而言，重掺的N型AlGaN层利用Al的高势垒屏障作用约束电子的流动方向，促使其横向扩展，提高横向流动能力；并且通过重掺减少接触势垒降低高阻效应，可以大大改善电流拥堵现象，从而减少热效应的产生，提高器件性能。通过间隔式掺杂的U型AlGaN层和第二N型GaN层而言，可降低有效电阻率，提高载流子的纵向扩展能力，从而降低电压；另外U型AlGaN层和第二N型GaN层的超晶格应力调制可减少位错，可以有效的提高晶体的质量，对器件的反向漏电有着很大的抑制，提高了LED芯片的稳定性。技术研发人员：袁健,崔晓慧,唐慧慧,聂虎臣,刘兆受保护的技术使用者：江西乾照光电有限公司技术研发日：技术公布日：2024/12/2