[发明专利]一种垒宽可变的氮化镓基LED外延片的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于氮化镓系材料制备技术领域，特别涉及一种垒宽可变的氮化镓基LED外延片的制备方法。

背景技术

以氮化镓为代表的Ⅲ族氮化物为直接带隙的宽禁带半导体材料，其具有电子漂移饱和速度高，热导率好，并且能够抗辐射耐高温以及很好的化学稳定性和物理稳定性。其三元合金铟镓氮（InGaN）带隙从0.7eV到3.4eV氮化镓（GaN）连续可调，发光波长覆盖了可见光和近紫外光的整个区域。以InGaN/ GaN多量子阱为有源层的发光二极管具有高效、环保、节能、寿命长等显著特点，被公认为最具有潜力进入普通照明领域的一种新型固态冷光源。

氮化镓基LED一般采用InGaN/ GaN多量子阱为有源区发光，氮化镓作垒，铟镓氮作阱。InGaN/ GaN多量子阱生长过程中，由于InGaN和GaN材料之间的失配，会产生应力，也会引起压电极化效应，形成压电极化场。极化场的存在会降低其辐射复合的效率，引起很强的量子限制斯塔克效应（QCSE）。InGaN/ GaN多量子阱能够加强对载流子的限制作用，提高复合效率，量子阱中富In的生长条件所形成的In量子点，对载流子有很好的限制作用，使得载流子很难被非辐射复合中心俘获，从而提高辐射复合效率。

对于上述问题，国内外进行很多研究，并提出一些生长方法。如，为避免量子限制斯塔克效应（QCSE）影响，提出了材料的生长方向和极化方向完全重合，但无法避免量子限制斯塔克效应。还有人采用InGaN或者光子晶体作为下埋层或者采用InGaN/ GaN超晶格来缓释应力。对于电子浓度的分布优化，主要使用电子扩散层，电子阻挡层以及电子非对称共振遂穿结构等方法。

上述方法都在一定程度上提高了量子阱的辐射复合效率，但效果有限。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种垒宽可变的氮化镓基LED外延片的制备方法，用来解决现有技术中氮化镓基发光二极管中存在的巨大内建电场以及载流子分布不均匀所导致的量子阱发光效率减小的问题。

为了解决本发明的技术问题，本发明提供了一种垒宽可变的氮化镓基LED外延片的制备方法。该方法包括：在生长衬底上外延生长N型GaN层，该方法还包括在所述N型GaN层上外延生长多量子阱有源层，该方法还包括在所述多量子阱有源层上外延生长P型GaN层，其中所述多量子阱有源层由n层In_XGa_1-XN/GaN多量子阱组成，其中n为整数，取值范围为2-20，其中每个量子阱的垒宽是不同的。

优选的，所述生长衬底为蓝宝石、碳化硅、氮化镓、单晶硅。

优选的，所述生长衬底的尺寸为2英寸、4英寸、8英寸。

优选的，所述垒宽由下而上逐层递减。

优选的，所述垒宽由下而上逐层递增。

优选的，所述垒宽在5-30nm之间。

优选的，所述多量子阱的生长温度在650-900℃之间，压力在100-1000mbar之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在300-5000之间。

本发明的有益效果：

与现有技术相比，本发明提供一种垒宽可变的氮化镓基LED外延片的制备方法，该方法通过改变多量子阱中垒的宽度从而优化载流子在量子阱中的分布，让载流子尽量分布在更多的量子阱内发生复合，从而提高发光效率。

附图说明

图1为本发明LED外延片的结构示意图。

其中衬底1、低温GaN缓冲层2、n型氮化镓层3、多量子阱层4、p型铝镓氮层5、p型氮化镓层6、p型接触层7。

图2为本发明垒宽由下而上逐层递减的多量子阱结构示意图。

图3为本发明垒宽由下而上逐层递增的多量子阱结构示意图。

具体实施方式

实施例1