[发明专利]一种GaN基发光二极管外延片及其制备方法

权利要求书

1.一种GaN基发光二极管外延片，包括衬底和顺次层叠在所述衬底之上的缓冲层、未掺杂的GaN层、N型层、多量子阱层和P型层，所述衬底为蓝宝石衬底，其特征在于，

所述缓冲层包括层叠在所述衬底上的第一AlN层、及至少一个层叠在所述第一AlN层上的复合层；所述复合层包括金属层及层叠在所述金属层上的第二AlN层；所述未掺杂的GaN层层叠在最靠近所述未掺杂的GaN层的复合层中的第二AlN层上；所述金属层由Ag、Au、Al或Cu制成。

2.根据权利要求1所述的GaN基发光二极管外延片，其特征在于，当所述缓冲层包括1个所述复合层时，所述金属层由Ag制成。

3.根据权利要求2所述的GaN基发光二极管外延片，其特征在于，所述第一AlN层的厚度为1～10nm，所述第二AlN层的厚度为1～10nm，所述金属层的厚度为200～400nm。

4.根据权利要求2所述的GaN基发光二极管外延片，其特征在于，所述N型层为N型掺杂GaN层，所述多量子阱层为InGaN/GaN多量子阱层，所述P型层包括P型Al_yGa_1-yN层和层叠在所述P型Al_yGa_1-yN层上的P型掺杂GaN层，0.1<y<0.5。

5.一种GaN基发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

提供衬底，所述衬底为蓝宝石衬底；

在所述衬底上沉积缓冲层；所述缓冲层包括层叠在所述衬底上的第一AlN层、及至少一个层叠在所述第一AlN层上的复合层；所述复合层包括金属层及层叠在所述金属层上的第二AlN层；所述金属层由Ag、Au、Al或Cu制成；

顺次在最靠近未掺杂的GaN层的复合层中的第二AlN层上沉积所述未掺杂的GaN层、N型层、多量子阱层和P型层。

6.根据权利要求5所述的GaN基发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，当所述缓冲层包括1个所述复合层时，所述金属层由Ag制成，在所述衬底上沉积缓冲层，包括：

采用磁控溅射法在所述衬底上溅射沉积所述第一AlN层；所述第一AlN层的厚度为1～10nm；

采用电子枪蒸发沉积镀膜的方式在所述第一AlN层上蒸镀Ag金属膜；所述Ag金属膜的厚度为200～400nm；

采用磁控溅射法在所述Ag金属膜上溅射沉积所述第二AlN层，所述第二AlN层的厚度为1～10nm。

7.根据权利要求6所述的GaN基发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，

所述第一AlN层的生长温度为400～800℃，溅射功率为3000～5000W，生长压力为4～6Torr；

所述第二AlN层的生长温度、溅射功率和生长压力分别与所述第一AlN层的生长温度、溅射功率和生长压力相同。

8.根据权利要求6所述的GaN基发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，

蒸镀所述Ag金属膜时的真空度为3×10^-6Torr，蒸镀速率为0.2～0.6埃/秒。

9.根据权利要求6所述的GaN基发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述顺次在最靠近所述未掺杂的GaN层的复合层中的第二AlN层上沉积未掺杂的GaN层、N型层、多量子阱层和P型层，包括：

在H₂气氛中对镀有所述缓冲层的衬底进行预热处理；

顺次在最靠近所述未掺杂的GaN层的复合层中的第二AlN层上沉积所述未掺杂的GaN层、所述N型层、所述多量子阱层和所述P型层。

10.根据权利要求9所述的GaN基发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，顺次在最靠近所述未掺杂的GaN层的复合层中的第二AlN层上沉积所述未掺杂的GaN层、所述N型层、所述多量子阱层和所述P型层，包括：

在最靠近所述未掺杂的GaN层的复合层中的第二AlN层上沉积所述未掺杂的GaN层，所述未掺杂的GaN层的生长温度为1000～1100℃，生长压力为100～500Torr，厚度为1～5μm；

在所述未掺杂的GaN层上沉积N型GaN层，所述N型GaN层的生长温度为1000～1200℃，生长压力为100～500Torr，厚度为1～5μm；其中，所述N型GaN层掺杂Si的浓度为1×10¹⁸～1×10¹⁹cm^-3；

在所述N型GaN层上生长所述多量子阱层，所述多量子阱层为5～11个周期的InGaN/GaN多量子阱层；每个周期的InGaN层的厚度为2～3nm，生长温度为720～829℃，生长压力为100～500Torr；每个周期的GaN层的厚度为9～20nm，生长温度为850～959℃，压力为100～500Torr；

在所述多量子阱层上生长P型Al_yGa_1-yN层；生长温度为200-1000℃，生长压力为50～500Torr，厚度为20-100nm，0.1<y<0.5；

在所述P型Al_yGa_1-yN层生长P型GaN层，生长温度为600～1000℃，生长压力为100～300Torr，厚度为100～800nm。