[发明专利]生长在Ag衬底的LED外延片及其制备方法和应用

权利要求书

1.生长在Ag衬底的LED外延片，其特征在于，包括Ag衬底、AlN缓冲层、U-GaN薄膜层、N-GaN薄膜层、InGaN/GaN多量子阱层和P-GaN薄膜，所述AlN缓冲层、U-GaN薄膜层、N-GaN薄膜层、InGaN/GaN多量子阱层和P-GaN薄膜依次生长在Ag衬底上。

2.如权利要求1所述的生长在Ag衬底的LED外延片，其特征在于，所述Ag衬底以(111)晶面为外延面，晶体外延取向关系为AlN[11-20]//Ag[1-10]。

3.如权利要求1所述的生长在Ag衬底的LED外延片，其特征在于，所述AlN缓冲层厚度为100nm；所述U-GaN薄膜层厚度为200-350nm；所述N-GaN薄膜层厚度为4000-5000nm；所述InGaN/GaN多量子阱层中，InGaN阱层厚度为3-5nm，GaN垒层厚度为10-15nm，周期数为5-10；所述P-GaN薄膜厚度为300-400nm。

4.权利要求1所述生长在Ag衬底的LED外延片的制备方法，其特征在于，包括：

1)衬底以及其晶向的选取：采用Ag衬底，以(111)面为外延面，晶体外延取向关系为：AlN[11-20]//Ag[1-10]；

2)衬底表面处理：对Ag衬底表面进行抛光、清洗以及退火处理；

3)在步骤2)处理后的Ag衬底上依次进行AlN缓冲层、U-GaN薄膜层、N-GaN薄膜层、InGaN/GaN多量子阱层和P-GaN薄膜的外延生长，即得所述生长在Ag衬底的LED外延片。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中抛光处理是将Ag衬底表面用金刚石泥浆进行抛光至没有划痕后，再采用化学机械抛光的方法进行抛光处理；所述清洗处理是将Ag衬底放入去离子水中室温下超声清洗3-5min后，再依次经过丙酮、乙醇洗涤，最后用高纯干燥氮气吹干；所述退火处理是将Ag衬底放入压强为2×10^-10Torr的UHV-PLD的生长室内，在550-650℃空气中高温处理1-2h，然后冷却至室温。

6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：

所述AlN缓冲层的外延生长工艺为：衬底温度400-600℃，反应室压力为8-10×10^-3Torr，Ⅴ/Ⅲ比为50-60，生长速度为0.4-0.6ML/s；

所述U-GaN薄膜层的外延生长工艺为：采用PLD技术，衬底温度600-800℃，反应室压力3-4×10^-3Torr，Ⅴ/Ⅲ值50-60，生长速度0.6-0.8ML/s；

所述N-GaN薄膜层的外延生长工艺为：采用PLD技术，衬底温度400-500℃，反应室压力3-4×10^-3Torr，Ⅴ/Ⅲ值30-40，生长速度0.7-0.8ML/s；

所述InGaN/GaN多量子阱层的外延生长工艺为：采用MBE技术，反应室压力1-5×10^-5Torr，Ⅴ/Ⅲ值30-35、生长速度0.5-0.6ML/s；

所述P-GaN薄膜的外延生长工艺为：衬底温度450-500℃，反应室压力3.5-4×10^-3Torr、Ⅴ/Ⅲ值35-40、生长速度0.6-0.8ML/s。

7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述AlN缓冲层厚度为100nm；所述U-GaN薄膜层厚度为200-350nm；所述N-GaN薄膜层厚度为4000-5000nm；所述InGaN/GaN多量子阱层中，InGaN阱层厚度为3-5nm，GaN垒层厚度为10-15nm，周期数为5-10；所述P-GaN薄膜厚度为300-400nm。

8.权利要求1-7任一项所述生长在Ag衬底的LED外延片在LED器件、半导体光电探测器、太阳能电池器件中的应用中的应用。