[发明专利]一种发光二极管的外延片及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种发光二极管的外延片及其制作方法。

背景技术

GaN（氮化镓）是第三代宽禁带半导体材料的典型代表，其优异的高热导率、耐高温、耐酸碱、高硬度等特性，使其被广泛地应用于制作蓝、绿、紫外发光二极管。GaN基发光二极管通常包括外延片和设于外延片上的电极。

现有的一种GaN基半导体发光外延片，其包括衬底、以及依次生长在衬底上的N型层、多量子阱层、电子阻挡层和P型层，其中，多量子阱的结构是InGaN/GaN，其对载流子起限制作用，当正向电流通过时，N型层中的电子和P型层中的空穴被限制在量子阱层中发光。电子阻挡层可以降低电子的溢流现象，从而提高载流子的注入效率，进而提高发光二极管的亮度。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

电子阻挡层在阻挡电子溢流的同时，也阻挡了空穴向量子阱中注入，导致发光二极管的内量子效率仍然较低，进而导致发光二极管的亮度的提高程度有限。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种发光二极管的外延片及其制作方法。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种发光二极管的外延片，所述外延片包括衬底、生长在所述衬底上的低温缓冲层、非掺杂的氮化镓层、N型氮化镓层、多量子阱层和P型氮化镓层，所述多量子阱层为超晶格结构，所述超晶格结构包括交替生长的量子阱层和量子垒层，从所述N型氮化镓层一侧开始的至少一个量子垒层采用Al_xGa_1-xN生长，0<x<0.3，从所述P型氮化镓层一侧开始的至少一个量子垒层采用In_zGa_1-zN生长，0<z<0.15，所述P型氮化镓层直接生长在所述多量子阱层上。

优选地，从所述N型氮化镓层一侧开始的至少两个量子垒层采用Al_xGa_1-xN生长，从所述N型氮化镓层一侧开始的至少两个量子垒层中的Al组分含量固定不变或逐层升高或逐层降低。

优选地，从所述P型氮化镓层一侧开始的至少两个量子垒层采用In_zGa_1-zN生长，从所述P型氮化镓层一侧开始的至少两个量子垒层中的In组分含量固定不变或逐层升高或逐层降低。

优选地，所述多量子阱层的中间量子垒层的势垒高度大于或等于所述从所述P型氮化镓层一侧开始的至少一个量子垒层的势垒高度，所述中间量子垒层的势垒高度小于或等于所述从所述N型氮化镓层一侧开始的至少一个量子垒层的势垒高度，所述中间量子垒层为，除了所述从所述N型氮化镓层一侧开始的至少一个量子垒层和所述从所述P型氮化镓层一侧开始的至少一个量子垒层以外的量子垒层。

进一步地，所述中间量子垒层为Al_xGa_1-xN层、In_zGa_1-zN层或GaN层。

优选地，所述多量子阱层的各量子阱层的厚度分别为2-3nm，各量子垒层的厚度分别为10-20nm。

进一步地，所述多量子阱层中的各量子垒层的厚度相等或不相等。

优选地，所述量子阱层为InGaN层，且所述从所述量子垒层中In的组分含量小于各个量子阱层中In的组分含量。

可选地，所述多量子阱层中的各量子垒层有硅掺杂。

另一方面，本发明实施例提供了一种发光二极管的外延片的制作方法，所述方法包括：

提供一衬底；

在所述衬底上生长低温缓冲层、非掺杂的氮化镓层、N型氮化镓层、多量子阱层和P型氮化镓层，所述多量子阱层为超晶格结构，所述超晶格结构包括交替生长的量子阱层和量子垒层，从所述N型氮化镓层一侧开始的至少一个量子垒层采用Al_xGa_1-xN生长，0<x<0.3，从所述P型氮化镓层一侧开始的至少一个量子垒层采用In_zGa_1-zN生长，0<z<0.15，所述P型氮化镓层直接生长在所述多量子阱层上。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：