[发明专利]一种LED外延片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及发光二极管领域，具体的说是一种LED外延片及其制备方法。

背景技术

二十世纪九十年代以来，由于紫外光在各个领域和行业都具有重大应用价值，因此LED(发光二极管)研究重点逐渐向短波长的紫外光转移。在紫外灯的诸多应用领域中紫外固化市场份额最高，约占紫外灯市场的三分之一，更是占据目前紫外LED市场的80％以上，而紫外固化所需的是约365nm附近的紫外光。紫外固化是液态紫外材料在紫外光的中、短波辐射下致使其中的光引发剂转变成自由基或者阳离子，从而让树脂聚合成不溶不熔的固体涂膜的过程，是上世纪60年代兴起的一项新技术，后来在我国得以迅速发展。它具有干燥迅速、成本低、品质更好、所占空间小、清洁高效等特点。虽然紫外LED相对其他紫外光源的成本较高，但是LED的使用会使系统的其他部分也相应的小型化，从而降低了总体的成本。另外，LED不含有毒的汞，且寿命是汞灯的10倍。所以，21世纪紫外固化大都采用新型的紫外LED固化，有紫外LED点光源、线光源、面光源。而之前的汞灯的、卤素灯的都在慢慢淘汰。

然而，AlGaN材料是目前紫外LED发光技术中不可缺少的合金材料，其禁带宽度适合紫外波段器件的生长，并且随Al组分的变化而变化，所以可通过改变Al组分的大小使对应的光谱波长在200nm-400nm内变化。此外，量子阱结构或者异质结是整个发光器件的核心部分，而在紫外LED中这些核心部位AlGaN 层占了十分重要的地位。但是在目前，高Al组分Ⅲ族氮化物材料的高缺陷密度、强大的自发和压电极化导致的严重的非辐射复合，这些因素导致了电子泄漏、空穴注入效率低、载流子分布不均等现象，所以AlGaN基紫外LED的发光功率和外量子效率还不能达到普遍应用的水平。但是，近些年来极化诱导掺杂技术的发现使高空穴浓度的AlGaN成为可能，它在紫外LED上的应用也值得我们去深入研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种LED外延片，以解决现有技术中由LED中由于自发和压电极化引起的电子泄漏、辐射复合几率较低导致的发光效率低、内量子效率低等技术问题。

本发明提供的技术方案为：一种LED外延片，包括依次叠置的衬底、氮化镓缓冲层、N型氮化镓层、铝镓氮/氮化镓多量子阱层、电子阻挡层、P型铝镓氮层、P型接触层、P型电极；

所述的P型铝镓氮层为Si掺杂的多层极化诱导Al_xGa_1-xN层，x＝0.3→0.05。

在上述的LED外延片中，所述的Al_xGa_1-xN层的总厚度为90nm。

在上述的LED外延片中，所述的Al_xGa_1-xN层的Si掺杂浓度为1-2×10¹⁸cm^-3。

在上述的LED外延片中，所述的Al_xGa_1-xN层的极化层数为2-3层。

同时，本发明还公开了一种如上所述的LED外延片的制备方法，包括如下步骤：

步骤一，在金属有机化合物气相外延反应室中，将蓝宝石衬底，在氢气气氛、 1280℃、反应室压力100torr下，Bake处理5分钟；然后降低温度，在625℃、反应室压力650torr、H2气氛下，三维生长低温GaN成衬底；

步骤二，在1240℃左右、反应室压力为600torr、H2气氛下，生长2.5-3 微米厚的高温非掺杂GaN缓冲层；

步骤三，在1240℃左右、反应室压力为250-300torr下,生长n型GaN层，电子掺杂浓度为2×10¹⁸cm^-3。

步骤四，在1200℃左右、氮气(N2)气氛下，反应室压力100torr,接着生长6周期的Al_0.15Ga_0.85N/GaN多量子阱有源层；Al_0.15Ga_0.85N垒层厚度为9nm左右，肼层厚度为3nm左右得到铝镓氮/氮化镓多量子阱层；

步骤五，在1200℃、N2气氛下，反应室压力100-200torr,在有源层上，生长电子阻挡层，电子阻挡层的厚度为15nm。其中，电子阻挡层的空穴浓度为1.0-2.0×10¹⁷cm^-3；