[发明专利]一种GaN基LED外延结构及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体发光器件技术领域，特别是涉及一种GaN基LED外延结构及其制备方法。

背景技术

发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)是一种能发光的半导体电子元件。这种电子元件早在1962年出现，早期只能发出低光度的红光，之后发展出其他单色光的版本，时至今日能发出的光已遍及可见光、红外线及紫外线，光度也提高到相当的光度。而用途也由初时作为指示灯、显示板等；随着技术的不断进步，发光二极管已被广泛的应用于显示器、电视机采光装饰和照明。

目前LED业界最常用的方法是在蓝宝石衬底上生长GaN基材料，随着技术的不断进步，GaN基蓝白光发光二极管已被广泛的应用于显示器、电视机采光装饰和照明。然而这种方法获得的GaN材料有大量的位错缺陷。此外，由于正负电荷不重合，形成自发极化，在量子阱生长过程中，由于In_xGa_(1-x)N势阱层和GaN势垒层之间的晶格失配，又会引起压电极化，进而形成压电极化场。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种GaN基LED外延结构及其制备方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种GaN基LED外延结构及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：

一种GaN基LED外延结构，所述GaN基LED外延结构依次包括：

衬底；

位于衬底上的氮化物缓冲层；

位于氮化物缓冲层上的N型GaN层；

位于N型GaN层上的多量子阱层，所述多量子阱层包括若干组量子阱层，每组量子阱层依次包括In_xGa_(1-x)N势阱层、AlN/GaN超晶格结构层、和GaN势垒层；

位于多量子阱层上的P型GaN层。

作为本发明的进一步改进，所述多量子阱层包括3～20组量子阱层。

作为本发明的进一步改进，所述氮化物缓冲层为GaN缓冲层或AlN缓冲层。

作为本发明的进一步改进，所述AlN/GaN超晶格结构层为由AlN层与GaN层交替堆叠组成的超晶格结构、或GaN层与AlN层交替堆叠组成的超晶格结构。

作为本发明的进一步改进，所述AlN/GaN超晶格结构层中AlN层与GaN层的层数分别为1～10层。

作为本发明的进一步改进，所述AlN/GaN超晶格结构层中，每个AlN层的厚度为1～20A，每个GaN层的厚度为1～20A。

作为本发明的进一步改进，所述In_xGa_(1-x)N势阱层中x的取值为5％～30％，In_xGa_(1-x)N势阱层的厚度为2nm～5nm。

相应地，一种GaN基LED外延结构的制备方法，所述制备方法包括：

S1、提供一衬底；

S2、在衬底上生长氮化物缓冲层；

S3、在氮化物缓冲层上生长N型GaN层；

S4、在N型GaN层上生长多量子阱层，所述多量子阱层包括若干组量子阱层，每组量子阱层依次包括In_xGa_(1-x)N势阱层、AlN/GaN超晶格结构层、和GaN势垒层；

S5、在多量子阱层上生长P型GaN层。

作为本发明的进一步改进，所述氮化物缓冲层为GaN缓冲层，所述步骤S2具体为：

控制温度在450℃～650℃之间，生长厚度为5nm～35nm的低温GaN缓冲层；

控制温度在1000℃～1200℃之间，生长厚度为0.5um～4um的高温GaN缓冲层。

作为本发明的进一步改进，In_xGa_(1-x)N势阱层的生长温度在680℃～800℃之间，AlN/GaN超晶格结构层的生长温度在680℃～800℃之间，GaN势垒层的生长温度在750℃～950℃之间。

本发明具有以下有益效果：

低温的AlN/GaN超晶格结构层可以改变位错的延伸方向，使得量子阱开出的V-pits区域均匀分散，不产生聚集；

AlN/GaN超晶格结构层可以补偿量子阱在生长过程中累积的应力，减小极化效应的影响；

本发明可以提高量子阱的界面质量，同时减少内部应力，从而提高量子阱的内量子效率。

附图说明