[发明专利]一种提高氮化镓基LED发光二极管亮度的外延片及生长方法

权利要求书

1.一种提高氮化镓基LED发光二极管亮度的外延片，其特征在于，以图形化蓝宝石为衬底，在其表面依次生长AlN缓冲层、本征GaN层、n型GaN层，其中AlN缓冲层采用磁控溅射方法沉积，n型GaN层以硅烷(SiH₄)为掺杂剂；在n型GaN层上再生长发光层，发光层由数个周期的量子阱层和量子垒层构成；发光层长完后生长低温p型AlGaN电子阻挡层、新型高温p型氮化镓超晶格层和p型接触层，其中p型掺杂剂为二茂镁，新型高温p型氮化镓超晶格层又分成长速递增、数个周期的HTP1、HTP2、HTP3三段超晶格层，每个周期中采用Ga开Mg开/Ga关Mg开结构生长，HTP3超晶格层通入一定比例的铝，p型接触层采用体结构生长；

所述的AlN缓冲层厚度为10nm～80nm；

所述的本征GaN层厚度为2.0μm～6.0μm；

所述的n型GaN层厚度为2.0μm～10.0μm；

所述的发光层的周期数为5～15个，单个量子阱层厚度为3nm～6nm，单个量子垒层厚度为5nm～15nm；

所述的低温p型AlGaN电子阻挡层厚度为10nm～100nm；

所述的新型高温p型氮化镓超晶格层，MgGaN/MgN：HTP1周期数为3～10个、长速为0.1nm/s～0.5nm/s、厚度为5nm～25nm，MgGaN/MgN：HTP2周期数为5～15个、长速为0.15nm/s～0.8nm/s、厚度为7.5nm～40nm，AlMgGaN/MgN：HTP3周期数为6～18个、长速为0.2nm/s～1.0nm/s、厚度为20nm～100nm；

所述的p型接触层厚度为5nm～50nm。

2.根据权利要求1所述的提高氮化镓基LED发光二极管亮度的外延片，其特征在于，

所述的AlN缓冲层厚度为20nm～40nm；

所述的本征GaN层厚度为2.5μm～4.0μm；

所述的n型GaN层厚度为3.0μm～6.0μm；

所述的发光层的周期数为7～11个，单个量子阱层厚度为3nm～6nm，单个量子垒层厚度为5nm～15nm；

所述的低温p型AlGaN电子阻挡层厚度为20nm～60nm；

所述的新型高温p型氮化镓超晶格层，MgGaN/MgN：HTP1周期数为4～8个、长速为0.2nm/s～0.4nm/s、厚度为3nm～15nm，MgGaN/MgN：HTP2周期数为6～12个、长速为0.3nm/s～0.6nm/s、厚度为10nm～20nm，AlMgGaN/MgN：HTP3周期数为8～15个、长速为0.5nm/s～0.8nm/s、厚度为30nm～80nm；

所述的p型接触层厚度为10nm～30nm。

3.一种提高氮化镓基LED发光二极管亮度的外延片生长方法，其特征在于，步骤如下：

步骤1：利用磁控溅射方法在图形化蓝宝石衬底上蒸镀一层AlN缓冲层；

步骤2：在AlN缓冲层上直接生长非故意掺杂的本征氮化镓层，生长温度为1050℃～1150℃，生长压力为700mbar～900mbar；

步骤3：在步骤2得到的本征氮化镓层上生长掺Si的n型GaN层，生长温度为1020℃～1100℃，生长压力为300mbar～500mbar，Si浓度为1*10¹⁸/cm³～1*10²⁰/cm³；

步骤4：温度降到750℃～850℃后生长发光层，生长压力为200mbar～500mbar，发光层中的量子阱层与量子垒层温差在60℃～90℃；

步骤5：在步骤4得到的发光层上生长掺Mg的低温p型AlGaN电子阻挡层，生长温度为850℃～900℃，生长压力为200mbar～400mbar，Mg掺浓度为1*10¹⁸/cm³～1*10²¹/cm³；

步骤6：升温至1000℃～1020℃生长新型高温p型氮化镓超晶格层，生长压力为200mbar～400mbar，HTP1、HTP2、HTP3三段超晶格层顺序生长，长速依次递增，Mg掺浓度为1*10¹⁷/cm³～1*10²⁰/cm³；

步骤7：温度降到750℃～800℃后在步骤6得到的p型氮化镓超晶格层上生长掺Mg的p型接触层，生长压力为150mbar～300mbar，Mg掺浓度为1*10¹⁸/cm³～1*10²¹/cm³；

步骤8：最后在氮气氛围下退火15～25分钟，退火温度为700℃～800℃。