[发明专利]一种发光二极管P型层结构及其外延结构及制备方法

说明书

本发明公开一种发光二极管P型层结构及其外延结构及制备方法，P型层结构是包含本征GaN、MgN和PGaN的多周期结构，本征GaN、MgN和PGaN从下到上依次生成，本征GaN为非掺杂GaN，P型层的周期n大于或等于3。二极管外延结构从下到上依次包含衬底、缓冲层、非掺杂层、N型掺杂层、多周期应力调节层、多周期量子阱发光区、P型电子阻挡层和P型层结构。本发明P型层结构是一种P型区域新结构，有效提高P型层的空穴浓度和迁移效率，能够加强空穴的注入效率，提升电子和空穴在MQW区域分布的均衡性，提高电子和空穴的复合几率，从而提高LED的发光效率。

技术领域

本发明涉及发光二级管领域，特别涉及一种发光二极管(LED)P型层结构及其外延结构及制备方法。

背景技术

空穴注入效率是影响LED亮度的很重要因素。一方面，在GaN(氮化镓基)材料中，空穴迁移率为10cm2/Vs，而电子迁移率为300cm2/Vs，所以空穴迁移率远远低于电子迁移率，这样电子很容易迁移出MQW(多量子阱)区域，而空穴就比较难迁移到MQW区域。其次，GaN材料难以获得高空穴浓度，远低于其电子浓度。一般认为，空穴只能迁移到最后几个MQW，这就导致在MQW区域，电子和空穴浓度分布很不均衡，发光集中在最后几个MQW。

针对于此，需要研发一种能够加强空穴的注入效率且提升电子和空穴在MQW区域分布的均衡性的发光二极管P型区域新结构实为必要，有效提高电子和空穴的复合几率，提高LED的发光效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种发光二极管P型层结构及其外延结构及制备方法，该发光二极管P型层结构是一种P型区域新结构，能够有效提高P型层的空穴浓度和迁移效率，能够加强空穴的注入效率，提升了电子和空穴在MQW区域分布的均衡性，有效提高了电子和空穴的复合几率，从而提高了LED的发光效率。

为了达到上述目的，本发明公开了一种发光二极管P型层，所述P型层是包含本征GaN、MgN和PGaN的多周期结构，所述本征GaN、所述MgN和所述PGaN从下到上依次生成，所述本征GaN为非掺杂GaN；所述P型层的周期n大于或等于3。

优选地，所述P型层中，从第一个周期到第n个周期的生长温度逐渐降低；所述P型层中，生长温度为850～1000℃。

优选地，所述PGaN的厚度为10～120nm。

优选地，所述本征GaN的厚度为5～60nm。

优选地，当本征GaN生长结束后，关闭Ga源，打开Mg源，生长MgN，当MgN生长结束后，再生长PGaN；所述PGaN的Mg掺杂浓度为5e19atoms/cm³～1.5e21atoms/cm³。

优选地，当生长PGaN时，从第一个周期到第n个周期，Ga源流量逐渐减少，Mg源流量逐渐增加；当生长PGaN时，同一个周期内，Ga源流量和Mg源流量保持不变，或者Ga源流量逐渐减少，Mg源流量逐渐增加。

优选地，每个周期结束后，降温到400～800℃进行退火，载气为氮气，再升温进行下一个周期。

本发明还提供了一种发光二极管外延结构，从下到上依次包含衬底、缓冲层、非掺杂层、N型掺杂层、多周期应力调节层、多周期量子阱发光区、P型电子阻挡层和如上文所述的P型层；所述P型层是包含本征GaN、MgN和PGaN的多周期结构，所述本征GaN、所述MgN和所述PGaN从下到上依次生成，所述本征GaN为非掺杂GaN；所述P型层的周期n大于或等于3。