[发明专利]GaN基LED外延结构的制备方法

说明书

本发明提供一种GaN基LED外延结构的制备方法，所述制备方法包括制作依次层叠的成核层、未掺杂的GaN层、N型GaN层、InGaN/GaN超晶格量子阱结构、由高温到低温逐渐变温生长的InGaN/GaN前置量子阱结构、多量子阱发光层结构、AlGaN层，低温P型层、P型电子阻挡层、以及P型GaN层。本发明采用变温的方式来生长InGaN/GaN前置量子阱结构，该前置量子阱结构可以通过缓冲电子向P端的流动来调制电子在发光量子阱中的分布，从而可以使电子在发光量子阱中分布更加均匀，增强了内量子效率，提高外延结构的发光效率。

技术领域

本发明属于半导体照明领域，特别是涉及一种GaN基LED外延结构的制备方法。

背景技术

发光二极管(LED，Light Emitting Diode)由于具有寿命长、耗能低等优点，已被广泛应用于各个领域，尤其随着其照明性能指标日益大幅提高，LED在照明领域常用作发光装置。其中，以氮化镓(GaN)为代表的III-V族化合物半导体，尤其是InGaN/GaN(氮化镓铟/氮化镓)基LED由于具有带隙宽、发光效率高、电子饱和漂移速度高、化学性质稳定等特点，在高亮度蓝光发光二极管、蓝光激光器等光电子器件领域有着巨大的应用潜力，引起了人们的广泛关注。

然而，由于InGaN/GaN结构存在很大的晶格和热膨胀系数失配，导致量子阱内存在极化电场。这种极化电场容易造成了量子阱倾斜，导致量子阱内电子和空穴波函数在空间上发生分离，从而使电子和空穴的复合效率降低。虽然，当前InGaN/GaN LEDs的发光效率已经有了显著地改善，但对于大功率GaN基LEDs来说，仍然存在着严重的量子效率下降(efficiency droop)问题，即在大电流注入的情况下，LEDs的内量子效率会迅速下降。而电子向P端泄漏也是造成效率低的原因之一。

出现以上问题的原因主要是由于InGaN/GaN量子阱结构的晶格失配导致阱中存在极化电场，该极化电场的存在使量子阱中电子和空穴波函数在空间上发生分离，从而降低了电子空穴的复合效率。因此，为了降低该内建极化电场的负面效应，现有技术中通常采用InGaN、ALINGAN等来降低势垒和势阱之间的失配；也有人提出将势阱中的铟组分渐变来实现晶格失配的减小。然后，由于铟原子受热易从外延材料中挥发，以上的这些方法很难按设定的值来实现。

鉴于现有技术的以上缺陷，提出一种可以使电子在各个发光阱中分布更加均匀，减小了电子向P端泄漏，以提高量子阱的发光效率的GaN基LED外延结构及其制备方法实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种GaN基LED外延结构的制备方法，用于解决现有技术中由于发光阱中电子分布不均匀以及电子向P端泄漏而导致GaN基发光外延结构发光效率较低的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种GaN基LED外延结构的制备方法，所述制备方法包括步骤：

步骤1)，提供一生长衬底，于所述生长衬底上依次生长成核层、未掺杂的GaN层以及N型GaN层；

步骤2)，于所述N型GaN层上生长InGaN/GaN超晶格量子阱结构；

步骤3)，于所述InGaN/GaN超晶格量子阱结构上由高温到低温逐渐变温生长InGaN/GaN前置量子阱结构；

步骤4)，于所述InGaN/GaN前置量子阱结构上生长多量子阱发光层结构；

步骤5)，于所述多量子阱发光层结构上依次生长AlGaN层、低温P型层以及P型电子阻挡层；

步骤6)，于所述P型电子阻挡层上生长P型GaN层。