具有高發光效率量子壘的外延片及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及發光二極管(英文Light Emitting D1de，簡稱LED)領域，特別涉及一種具有高發光效率量子皇的外延片及其制備方法。
【背景技術】
[0002]LED因高亮度、低熱量、長壽命、無毒、可回收再利用等優點，被稱為是21世紀最有發展前景的綠色照明光源。GaN基LED作為LED中最重要的一類，在眾多領域都有著廣泛的應用。現有的GaN基LED的外延片主要包括襯底、緩沖層、N型GaN層、多量子阱有源層、P型GaN載流子層等。
[0003]GaN基LED在工作過程中，N型GaN層中產生的電子和P型GaN載流子層中產生的空穴，在電場的作用下向多量子阱有源層迀移，并在多量子阱有源層中發生輻射復合，進而發光。
[0004]在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下問題:
[0005]隨著GaN基LED工作電流的增加，電流密度隨之增大，在這種大電流密度場景下，注入多量子阱有源層中的電子也隨之增多，導致部分電子未能與空穴在多量子阱有源層中復合而迀移至P型GaN載流子層中，致使電子溢漏的程度增加，使得大電流密度情況下LED芯片的發光效率下降。
【發明內容】
[0006]為了解決現有技術的問題，本發明實施例提供了一種具有高發光效率量子皇的外延片及其制備方法。所述技術方案如下:
[0007]第一方面，本發明實施例提供了一種具有高發光效率量子皇的外延片制備方法，所述方法包括:
[0008]提供一襯底；
[0009]在所述襯底上依次生長u型GaN層和N型GaN層；
[0010]在所述N型GaN層上生長多量子阱有源層，所述多量子阱有源層包括交替生長的多個InGaN講層和多個GaN皇層，所述多個GaN皇層中的最靠近所述N型GaN層的至少一個所述GaN皇層為P型GaN皇；
[0011]在所述多量子阱有源層上生長P型GaN載流子層。
[0012]在本發明實施例的一種實現方式中，所述在所述N型GaN層上生長多量子阱有源層，包括:
[0013]采用下述方式分別生長每個P型GaN皇:
[0014]當所述P型GaN皇生長一半厚度時，停止通入TEGa源，同時通入流量為10-200sccm的CP2Mg源5sec_2min ;停止通入CP2Mg源，開始通入TEGa源，生長另一半厚度的所述P型GaN皇。
[0015]在本發明實施例的另一種實現方式中，所述在所述N型GaN層上生長多量子阱有源層，包括:
[0016]采用下述方式分別生長每個P型GaN皇:
[0017]當所述P型GaN皇生長三分之一厚度時，停止通入TEGa源，同時通入流量為10-200sccm的CP2Mg源5sec_2min ;停止通入CP2Mg源，開始通入TEGa源，生長三分之一厚度的所述P型GaN皇，停止通入TEGa源，同時通入流量為10_200sccm的CP2Mg源5sec_2min ；停止通入CP2Mg源，開始通入TEGa源，生長三分之一厚度的所述P型GaN皇。
[0018]在本發明實施例的另一種實現方式中，所述InGaN講層和GaN皇層的層數均為6，所述P型GaN皇的數量為1-3。
[0019]在本發明實施例的另一種實現方式中，所述InGaN阱層的厚度為2.8?3.8nm，所述GaN皇層的厚度為6?20nm。
[0020]第二方面，本發明實施例還提供了一種發光二極管外延片，所述外延片包括:襯底，以及依次覆蓋在所述襯底上的u型GaN層、N型GaN層、多量子阱有源層和P型GaN載流子層，所述多量子阱有源層包括交替生長的多個InGaN阱層和多個GaN皇層；
[0021]所述多個GaN皇層中的最靠近所述N型GaN層的至少一個所述GaN皇層為P型GaN 皇。
[0022]在本發明實施例的一種實現方式中，所述InGaN講層和GaN皇層的層數均為6，所述P型GaN皇的數量為1-3。
[0023]在本發明實施例的另一種實現方式中，所述P型GaN皇為間歇式Mg摻雜的GaN皇。
[0024]在本發明實施例的另一種實現方式中，所述InGaN講層的厚度為2.8?3.8nm，所述GaN皇層的厚度為6?20nm。
[0025]本發明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是:
[0026]本發明提供的方法制得的多量子阱有源層包括交替生長的多個InGaN阱層和多個GaN皇層，多個GaN皇層中的最靠近N型GaN層的至少一個GaN皇層為P型GaN皇；最靠近N型GaN層的至少一個GaN皇層為P型GaN皇(可以提供空穴)，使得最靠近N型GaN層的至少一個GaN皇層相應地InGaN阱層中的空穴濃度大幅增加；同時，最靠近N型GaN層的至少一個GaN皇層相對于P型GaN載流子層的相對價帶勢皇高度差變小，有利于P型GaN載流子層中空穴傳輸到靠近N型GaN層的至少一個InGaN阱層中，進一步增加了這些阱中空穴的濃度；由于，最靠近N型GaN層的至少一個InGaN阱層中空穴濃度大幅增加，而在大電流密度下，注入多量子阱有源層中的電子是隨之增多的，所以可以大大提高電子和空穴在多量子阱有源層中的復合效率，由于復合效率的提高，使得越過多量子阱有源層逃逸到P型GaN載流子層的電子數量明顯減少，電子溢漏的程度減小，提高了大電流密度下GaN基LED的發光效率。
【附圖說明】
[0027]為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0028]圖1是本發明實施例提供的具有高發光效率量子皇的外延片制備方法的流程圖；
[0029]圖2是本發明實施例提供的具有高發光效率量子皇的外延片的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0030]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。
[0031]圖1是本發明實施例提供的一種具有高發光效率量子皇的外延片制備方法的流程圖，適用于藍綠光波的GaN基LED，參見圖1，該方法包括:
[0032]步驟100:提供一襯底。
[0033]在本實施例中，襯底包括但不限于藍寶石襯底。
[0034]具體地，步驟100可以包括:將放置在石墨盤中藍寶石襯底送入反應腔中，并加熱反應腔至1000?1100°C，增大反應腔內壓強至500torr，對藍寶石襯底進行5min的預處理。
[0035]步驟101，在襯底上依次生長u型GaN層和N型GaN層。
[0036]具體地，步驟101可以包括:加熱反應腔至1100?1200°C，降低反應腔內壓強至200torr，在藍寶石襯底上生長一層I?4um(優選2um)厚的u型GaN層；
[0037]保持反應腔內溫度為1100?1200°C，保持反應腔內壓強為200torr，在u型GaN層上生長一層I?4um(優選2um)厚摻Si的N型GaN層。
[0038]步驟102，在N型GaN層上生長多量子阱有源層，多量子阱有源層包括交替生長的多個InGaN講層和多個GaN皇層，多個GaN皇層中的最靠近N型GaN層的至少一個GaN皇層為P型GaN皇。
[0039]具體地，步驟102可以包括:保持反應腔內壓強為200tOrr，同時降低反應腔內溫度，在N型GaN層上生長一層多量子阱有源層，該多量子阱有源層可以包括6個InGaN阱層、和6個與InGaN阱層交替生長的GaN皇層，其中，InGaN阱層的厚度為2.8?3.8nm(優選為3?3.5nm)，生長溫度為750?780°C ；GaN皇層的厚度為6nm?20nm(優選為8?15nm)，生長溫度為900°C。P型GaN皇的數量可以為1_3，這里選擇1_3個GaN皇進行P型摻雜，即保證了多量子阱有源層中空穴濃度的增加；同時，不會導致對低溫生長的GaN皇進行摻雜而使晶體質量變差，影響發光效率。
[0040]在本發明的一種實現方式中，采用下述方式分別生長每個P型GaN皇:
[0041]當所述P型GaN皇生長一半厚度時，停止通入TEGa源，同時通入流量為10-200sccm的CP