[发明专利]一种GaN基发光二极管外延片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体发光二极管领域，特别涉及一种GaN基发光二极管外延片及其制备方法。

背景技术

半导体发光二极管(Light-Emitting Diodes，简称“LED”)具有诸多的优良特性而备受关注，如节能环保、可靠性高、使用寿命长等。近年来随着LED的广泛应用，增加LED的发光效率显得越来越重要。

常规的GaN基LED外延片的结构包括：衬底和由缓冲层、N型氮化镓层、多量子阱层、以及P型氮化镓层构成的外延层。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

由于衬底同外延层间存在着晶格失配和热膨胀系数差异，因而会导致LED的多量子阱层中存在较大的应力，这些应力会引发压电极化效应，产生极化电场，进而引起多量子阱层能带结构的剧烈扭曲，降低了LED的内量子效率，进而降低LED的发光效率。

发明内容

本发明实施例提供了一种GaN基发光二极管外延片及其制备方法，可以解决由衬底同外延层间存在着晶格失配和热膨胀系数差异，而导致多量子阱层中存在较大的应力，进而引发压电极化效应，降低了LED的发光效率的问题。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种GaN基发光二极管外延片的制备方法，所述方法包括：

在衬底上依次生长低温缓冲层、重结晶成核层、变速缓冲恢复层、u型GaN层、n型GaN层、应力调控层、多量子阱层、低温p型GaN层、电子阻挡层、高温p型GaN层、以及p型欧姆接触层，所述多量子阱层的In掺杂量高于所述应力调控层的In掺杂量，所述应力调控层为多周期结构，生长所述多个周期结构的每个周期包括：

以第一生长温度生长一层应力调控InGaN子层；

在所述应力调控InGaN子层生长结束后，在第二生长温度下向反应腔内通入氢气，对所述应力调控InGaN子层的表面进行刻蚀处理，所述第二生长温度与所述第一生长温度不同；

在所述刻蚀处理结束后，以所述第一生长温度在所述应力调控InGaN子层上生长一层应力调控GaN子层。

具体地，所述第二生长温度与所述第一生长温度之间差值不小于10℃。

进一步地，所述第二生长温度的取值范围为800～1100℃。

具体地，当对所述应力调控InGaN子层进行刻蚀处理时，在保障通入所述应力调控层的总气体流量不变的条件下，所述氢气的通入量的取值范围为2～25L。

进一步地，所述应力调控GaN子层与所述应力调控InGaN子层的生长厚度的比值范围为2～50。

另一方面，提供了一种GaN基发光二极管外延片，所述外延片包括：衬底和依次覆盖在所述衬底上的低温缓冲层、重结晶成核层、变速缓冲恢复层、u型GaN层、n型GaN层、多量子阱层、低温p型GaN层、电子阻挡层、高温p型GaN层、以及p型欧姆接触层，

所述外延片还包括：设于所述n型GaN层和所述多量子阱层之间的应力调控层，所述应力调控层为多周期结构，所述多周期结构的每个周期包括：以第一生长温度生长并在生长结束后进行刻蚀处理的应力调控InGaN子层和生长在所述应力调控InGaN子层上的应力调控GaN子层，所述刻蚀处理为在所述应力调控InGaN子层生长结束后，在第二生长温度下向反应腔内通入氢气，对所述应力调控InGaN子层的表面进行的刻蚀处理，所述第二生长温度与所述第一生长温度不同，所述应力调控层的In掺杂量低于所述多量子阱层的In掺杂量。

具体地，所述应力调控层包括5～10个周期结构。

具体地，所述应力调控InGaN子层的生长厚度的范围为0.5～8nm，所述应力调控GaN子层的生长厚度的范围为10～30nm。

进一步地，所述应力调控GaN子层与所述应力调控InGaN子层的生长厚度的比值范围为2～50。

进一步地，所述应力调控GaN子层为n型掺杂或者不掺杂。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：