[发明专利]一种氮化镓基发光二极管外延片结构及其制备方法

权利要求书

1.一种弱极性面上氮化镓基发光二极管外延片结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

在图形化衬底表面低温生长成核层；

对成核层实施高温退火，使其转变成颗粒状晶核，从而形成凹凸不平的表面；

在带有颗粒状晶核的生长衬底表面采用纵向生长速率大于横向生长速率的外延工艺生长本征GaN层；

在本征GaN层表面依次生长N型GaN层、InGaN/GaN多量子阱有源层以及P型AlGaN层和掺镁P型GaN层，从而形成具有非平面和弱极性面的LED有源层结构：

继续采用纵向生长速率小于横向生长速率的工艺生长表面结构层，从而获得平整的表面。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述成核层的厚度范围是15～100nm，且表面连续。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的成核层材料为Al_xIn_yGa_1-x-yN，其中0≤X≤1，0≤Y≤1。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，颗粒状晶核的岛直径约为150nm~500nm之间，高度约为60nm~500nm之间，排列于图形衬底突出形状的周边或图形衬底凹陷形状的凹陷处。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，本征GaN层的生长步骤中，是通过控制反应室温度、压强、反应源气体组份的比例、以及载气组份控制晶核的纵向生长速率高于横向生长速率。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述图形化衬底可以由Al₂O₃、GaN、SiC、Si、GaAs、LiAlO₂、MgAl₂O₄、ScMgAlO₄、或ZnO加工制作而成；图形化衬底的图形结构可以是周期条形突出形状，周期条形凹陷形状，周期的球形凹陷结构，周期的球形突出结构，或是金字塔形结构，衬底表面可以是晶体的极性面也可以是晶体的非极性面或半极性面。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的P型掺杂剂选自Be、Mg、Ca、Sr、Ba和Ra中的至少一种，所述N型掺杂剂选自C、Si、Ge、Sn、Pb、O、S、Se、Te、Po和Be中的至少一种。

8.一种采用权利要求1所述方法制备的半导体衬底，其特征在于，在图形化衬底表面依次包括成核层、未掺杂的GaN层、N型GaN层、InGaN/GaN多量子阱有源层、P型AlGaN层、P型GaN层以及表面结构层。