[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

本发明公开了一种GaN基发光二极管外延片及其制备方法，属于发光二极管技术领域。外延片包括：衬底、GaN缓冲层、GaN非掺杂层、N型掺杂GaN层、浅阱层、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型接触层，所述浅阱层包括顺次层叠在N型掺杂GaN层上的第一段和第二段，第一段为高温GaN层和低温GaN层交叠生长的周期性结构，第二段为InGaN势阱层和GaN势垒层交叠生长的周期性结构，第一段中一高温GaN层与N型掺杂GaN层接触，第一段中一低温GaN层与第二段中一InGaN势阱层接触，第二段中一GaN势垒层与多量子阱层接触。

技术领域

本发明涉及发光二极管技术领域，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

GaN(氮化镓)是第三代宽禁带半导体材料的典型代表，具有优异的高热导率、耐高温、耐酸碱、高硬度等特型，被广泛应用于制作蓝、绿、以及紫外发光二极管。GaN基LED(Light Emitting Diode，发光二极管)通常包括外延片和设于外延片上的电极。

现有的一种GaN基LED的外延片，其包括衬底、以及依次生长在衬底上的缓冲层、GaN非掺杂层、N型掺杂GaN层、浅阱层、多量子阱层(又称有源层)、电子阻挡层、P型GaN层、以及P型接触层。当有电流通过时，N型半导体(包括N型掺杂GaN层)的电子和P型半导体(包括P型GaN层)的空穴进入多量子阱层阱区并且复合，发出可见光。

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：

衬底一般采用蓝宝石衬底，蓝宝石衬底与GaN材料存在严重的晶格失配，导致底层(包括GaN非掺杂层和N型掺杂GaN层)积累一定应力，致使底层发生形变，从而导致多量子阱层出现压电极化效应，影响了发光效率。

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，能够释放底层累加的应力，减少多量子阱层的压电极化效应。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，包括：衬底、GaN缓冲层、GaN非掺杂层、N型掺杂GaN层、浅阱层、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型接触层，

所述浅阱层包括顺次层叠在所述N型掺杂GaN层上的第一段和第二段，所述第一段为高温GaN层和低温GaN层交叠生长的周期性结构，所述第二段为InGaN势阱层和GaN势垒层交叠生长的周期性结构，所述第一段中一高温GaN层与所述N型掺杂GaN层接触，所述第一段中一低温GaN层与所述第二段中一InGaN势阱层接触，所述第二段中一GaN势垒层与所述多量子阱层接触。

可选地，所述高温GaN层和所述低温GaN层均为n型掺杂，所述低温GaN层的掺杂浓度是所述高温GaN层的掺杂浓度的15％～30％。

可选地，所述高温GaN层和所述低温GaN层的厚度均为20～50nm，所述高温GaN层和所述低温GaN层交叠生长的周期数量为1～30。

可选地，所述InGaN势阱层的厚度为1～4nm，所述GaN势垒层的厚度为10～30nm，所述InGaN势阱层和所述GaN势垒层交叠生长的周期数量为5～20。

可选地，所述InGaN势阱层为In_xGa_1-xN层，0<x<0.1。

另一方面，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：

提供衬底；

在所述衬底上顺次沉积GaN缓冲层、GaN非掺杂层和N型掺杂GaN层；