[实用新型]一种氮化镓基发光二极管外延片

说明书

技术领域

本实用新型涉及发光二极管技术领域。

背景技术

大功率GaN基InGaN/GaN多量子阱发光二极管已经广泛应用于景观照明、汽车头灯、交通信号灯和通用照明。但是，大功率发光二极管在大电流注入下的效率骤降却成为制约GaN基大功率发光二极管应用的首要问题。研究发现，引起大注入下效率骤降问题的重要原因在于，大电流注入下有源区内载流子密度过高，从而导致载流子在辐射复合之前就泄漏出了有源区。

为此，在InGaN/GaN基发光二极管的材料结构中，通常将P型AlGaN层置于量子阱与P型GaN之间，其作用是作为电子阻挡层将电子限定在量子阱区域内，以克服在大电流密度注入条件下，因电子溢出量子阱而导致的发光效率下降等问题。但是，该方案对电子的限制效果有限，阻碍了发光二极管发光效率的进一步提高。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种氮化镓基发光二极管外延片，它在外延结构GaN非掺杂层与N型GaN层之间引入一种优化的n/n+超晶格结构层作为活化过渡层，该结构可以提高阻挡电子泄漏的效果，从而进一步提高发光二极管的发光效率。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种氮化镓基发光二极管外延片，其特征在于：它包括衬底，以及从下至上依次外延生长于衬底之上的低温GaN缓冲层、GaN非掺杂层、n/n+超晶格层、N型GaN层、多量子阱层、发光量子阱层、低温P型GaN层、高温P型GaN层和P型接触层，n/n+超晶格层由从下到上顺次叠加10-50次的若干单元组成，每个单元由轻掺硅GaN层和重掺硅GaN层组成。

作为优选，衬底为蓝宝石衬底。

作为优选，单元可以叠加10到30次，也可以叠加30到50次。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本实用新型在外延结构uGaN与nGaN之间引入一种优化的n/n+超晶格结构层作为过渡层，其作用为活化电子，扩散电流密度，阻挡晶格失配引起的缺陷，并且能进一步提高阻挡电子泄漏的效果，使得大电流密度注入下InGaN/GaN基发光二极管的发光效率得到很大提升。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图中：1、衬底；2、低温缓冲层；3、GaN非掺杂层；4、n/n+超晶格层；5、N型GaN层；6、多量子阱层；7、发光量子阱层；8、低温P型GaN层；9、高温P型GaN层；10、P型接触层。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1，一种氮化镓基发光二极管外延片，它在蓝宝石衬底1上以从下至上的顺序依次外延生长低温缓冲层2、GaN非掺杂层3、n/n+超晶格层4、N型GaN层5、多量子阱层6、发光量子阱层7、低温P型GaN层8、高温P型GaN层9和P型接触层10，具体步骤如下：

1、在氢气环境中，以1200-1300℃的高温预烘烤衬底1；

2、降温至530℃生长20nm厚度的低温GaN缓冲层2；

3、升温至1100℃、保持压强为500托，生长500nm厚度的高温非掺杂GaN层3；

4、生长n/n+超晶格层4（Si的轻掺杂/重掺杂超晶格层）：升温至1150℃，降低压强为360托，在生长高温GaN层3的同时，加入浓度为1%的SiH₄气体,生长30秒，停止掺杂，稳定生长未掺杂的GaN 5秒，再加入浓度为10%的SiH₄气体，生长30秒，停止掺杂，稳定生长未掺杂的GaN 5秒，如此单元循环叠加N次（10≤N≤50）；未叠加外延片验证亮度为340mw，叠加10次之后，外延片验证亮度为357mw，提升约5%左右的发光效率,叠加30次之后，外延片验证亮度为363mw,提升约7%左右的发光效率，叠加50次之后，外延片验证亮度为367mw,提升约8%左右的发光效率。

5、保持1100℃高温、升高压强为500托，生长Si掺杂N型GaN层5，厚度大约为0.5μm；

6、生长AlGaN/InGaN多量子阱电子发射层6：在氮气条件下，生长温度为950℃，其中AlGaN厚度为15nm，InGaN厚度为2nm；

7、在氮气环境中生长InGaN/GaN多量子阱发光层7，其中GaN层的厚度为20nm，生长温度为 850℃，InGaN层的厚度为1.6nm，生长温度为810℃；

8、升高温度到900℃，压强为330托，生长Mg掺杂低温P型GaN层8，厚度大约为0.1μm；