[发明专利]LED外延结构及其生长方法

权利要求书

1.一种LED外延结构，其特征在于，包括：

蓝宝石衬底；

低温缓冲层，位于所述蓝宝石衬底之上；

高温GaN层，位于所述低温缓冲层之上；

高温N型GaN层，位于所述高温GaN层之上；

过渡层，位于所述高温N型GaN层之上，其中所述过渡层为Si3N4/GaN超晶格层和不掺杂的GaN层交替排列的过渡层，该过渡层的厚度为30-120nm；

发光层，位于所述过渡层之上，所述发光层包括交替排列的掺杂In的InxGa(1-x)N层和不掺杂的GaN层；

P型AlGaN层，位于所述发光层之上；以及，

高温P型GaN层，位于所述P型AlGaN层之上。

2.如权利要求1所述的LED外延结构，其特征在于，所述过渡层中Si3N4/GaN超晶格层和不掺杂GaN层的周期为10-20层。

3.如权利要求1或2所述的LED外延结构，其特征在于，所述过渡层中的Si3N4/GaN超晶格层的厚度为1-2nm、不掺杂GaN层的厚度为2-4nm。

4.如权利要求3所述的LED外延结构，其特征在于，所述过渡层的生长条件为：生长温度为750-850℃，生长压力为300-400mbar。

5.如权利要求4所述的LED外延结构，其特征在于，所述Si3N4/GaN超晶格层为通入SiH4和NH3生长的Si3N4/GaN超晶格层，所述不掺杂GaN层为通入TMGa和NH3生长的不掺杂GaN层。

6.一种LED外延结构生长方法，其特征在于，包括以下步骤：

准备并处理蓝宝石衬底：在1000-1200℃，反应腔压力维持在75-150mbar的氢气气氛下高温处理蓝宝石衬底5-10分钟；

在所述蓝宝石衬底上生长低温缓冲层：降温至550-650℃下，生长低温缓冲层厚度为20-50nm，反应腔压力维持在400-600mbar；

在所述低温缓冲层上生长高温GaN层，升高温度到1000-1200℃下，反应腔压力维持在150-300mbar，持续生长2-4μm的不掺杂的高温GaN层；

在所述高温GaN层上持续生长掺杂Si的高温N型GaN层，温度维持在1000-1200℃下，Si掺杂浓度5×10¹⁸-1×10¹⁹，总厚度控制在2-4μm；

在所述高温N型GaN层上生长过渡层，该过渡层的厚度为30-120nm，该过渡层为Si3N4/GaN超晶格层和不掺杂的GaN层交替排列的过渡层；

在所述过渡层上生长发光层，反应腔压力维持在300-400mbar，低温700-750℃生长掺杂In的3-4nm的InxGa(1-x)N层，其中x＝0.15-0.25，In掺杂浓度1×10²⁰-3×10²⁰，高温800-850℃生长10-15nmGaN层，InxGa(1-x)N/GaN周期数为10-15；

在所述发光层上生长P型AlGaN层，升高温度到900-1000℃，反应腔压力维持在200-400mbar，持续生长20-50nm的所述P型AlGaN层，Al掺杂浓度1×10²⁰-3×10²⁰，Mg掺杂浓度5×10¹⁸-1×10¹⁹；

在所述P型AlGaN层上生长高温P型GaN层，升高温度到930-950℃，反应腔压力维持在200-600mbar，持续生长100-300nm的掺镁的高温P型GaN层，Mg掺杂浓度1×10¹⁹-1×10²⁰；

降温至700-800℃，保温20-30min，冷却。

7.如权利要求6所述的LED外延结构生长方法，其特征在于，所述过渡层中生长Si3N4/GaN超晶格层和不掺杂GaN层的周期为10-20层。

8.如权利要求6或7所述的LED外延结构生长方法，其特征在于，所述过渡层中的Si3N4/GaN超晶格层的生长厚度为1-2nm、不掺杂GaN层的生长厚度为2-4nm。

9.如权利要求8所述的LED外延结构生长方法，其特征在于，所述过渡层的生长条件为：生长温度为750-850℃，生长压力为300-400mbar。

10.如权利要求9所述的LED外延结构生长方法，其特征在于，所述Si3N4/GaN超晶格层为通入SiH4和NH3生长的Si3N4/GaN超晶格层，所述不掺杂GaN层为通入TMGa和NH3生长的不掺杂GaN层。