[发明专利]一种Si衬底上GaN基紫外LED外延片及其制备方法

权利要求书

1.一种Si衬底上GaN基紫外LED外延片，其特征在于，包括Si衬底、自下而上依次设置在Si衬底上的GaN缓冲层、非故意掺杂GaN层、n型Al_xGa_1-xN层、n型GaN层、In_xGa_1-xN/GaN超晶格层、In_yGa_1-yN/GaN量子阱层、EBL层、p型Al_yGa_1-yN层、p型GaN层；所述In_xGa_1-xN/GaN超晶格层中，x＝0.20-0.06，成分渐变；所述In_yGa_1-yN/GaN量子阱层，y＝0.02-0.08；所述n型Al_xGa_1-xN层与p型Al_yGa_1-yN层，x＝y＝0.10-0.30；p型Al_yGa_1-yN层包括MgIn合金以及p-Al_yGa_1-yN层，MgIn合金厚度为2-8nm，p-Al_yGa_1-yN层厚度为80-150nm，掺杂物质为Mg，掺杂浓度为1-6×10¹⁹cm^-2；p型GaN层厚度为20-50nm，掺杂物质为Mg,掺杂浓度为1-6×10¹⁹-8×10²¹cm^-2；

Si衬底上GaN基紫外LED外延片的制备方法，依次包括：

制备Si衬底上的GaN缓冲层步骤：采用金属有机物化学气相沉积方法在Si衬底上依次沉积AlN层、AlGaN层作为GaN缓冲层；

制备非故意掺杂GaN层步骤：采用金属有机物化学气相沉积方法在GaN缓冲层上，通入三甲基镓作为Ga源，在GaN缓冲层上生长非故意掺杂GaN层；

制备n型Al_xGa_1-xN层步骤：采用金属有机物化学气相沉积方法，以SiH₄作为掺杂源，通入三甲基铝和三甲基镓分别作为Al源和Ga源，在非故意掺杂GaN层上生长n型AlGaN层；x＝0.10-0.30；

制备n型GaN层步骤：采用金属有机物化学气相沉积方法，以SiH₄作为掺杂源，通入三甲基镓作为Ga源，在n型AlGaN层上生长n型GaN层；

制备In_xGa_1-xN/GaN超晶格层步骤：采用金属有机物化学气相沉积方法，通入三乙基镓作为Ga源、三甲基铟作为In源，生长InGaN超晶格层，随后通入三乙基镓作为Ga源，生长GaN超晶格层，重复生长6-9次，x＝0.20-0.06；

制备In_yGa_1-yN/GaN量子阱层步骤：采用金属有机物化学气相沉积方法，通入三乙基镓作为Ga源，在In_xGa_1-xN/GaN超晶格层上生长GaN垒层，随后通入三甲基铟源作为In源，三乙基镓作为Ga源，在GaN阱层上生长In_yGa_1-yN阱层，以此为量子阱层的一单位周期，整个量子阱层由8个单位周期构成，完成生长后，用GaN垒层生长原工艺在最后一个周期的In_yGa_1-yN层上再次生长一层GaN垒层；其中，In_yGa_1-yN/GaN量子阱的前6个周期GaN垒层为n型掺杂，掺杂源为Si，最后两个周期的GaN垒层为非故意掺杂GaN层；y＝0.02-0.08；

制备EBL层步骤：采用金属有机物化学气相沉积方法，通入三甲基镓作为Ga源、三甲基铟作为In源、三甲基铝作为Al源，生长Al_xIn_yGa_(1-x-y)N EBL层；其中，x＝0.01-0.25，y＝0.03-0.1；

制备p型Al_yGa_1-yN层步骤：采用金属有机物化学气相沉积方法，预先通入三甲基铟作为In源，二茂镁作为Mg源，在EBL层上生长MgIn合金层，随后切断In源，通入三甲基镓作为Ga源、三甲基铝作为Al源，在MgIn合金层上连续生长p-Al_yGa_1-yN层；y＝0.10-0.30；

制备p型GaN层步骤：采用金属有机物化学气相沉积方法，通入三甲基镓作为Ga源、二茂镁作为Mg源，生长p型GaN层；

退火步骤：采用金属有机物化学气相沉积方法，切断所有金属有机物源供应，在纯N₂气氛下对整个紫外LED外延结构进行退火。