[发明专利]一种基于AlN/PSS复合衬底的高亮度发光二极管及其制备方法

权利要求书

1.一种基于AlN/PSS复合衬底的高亮度发光二极管，其特征在于，包括从下到上依次层叠设置的AlN/PSS复合衬底(101)、u型GaN合并层(102)、n型GaN层(103)、低温GaN V-pits层(104)、有源区(105)、电子阻挡层(106)、高温p型GaN层(107)和接触层(108)；

所述u型GaN合并层(102)包括从下到上依次层叠设置的第一u型GaN层、第二u型GaN层和第三u型GaN层；所述第一u型GaN层的厚度为0.8～1μm，生长温度为1010～1020℃，反应室压力为200～300torr，V族源/III族源摩尔比为1000-1200；所述第二u型GaN层的厚度为0.8～1μm，生长温度为1020～1030℃，反应室压力为100～150torr，V族源/III族源摩尔比为1300～1500；所述第三u型GaN层的厚度为0.8～1μm，生长温度为1050～1080℃，反应室压力为75～100torr，V族源/III族源摩尔比为1300～1500；

所述低温GaN V-pits层(104)包括从下到上依次层叠设置的第一u-GaN层、n^--GaN层、第二u-GaN层和n⁺-GaN层；其中，第一u-GaN层的厚度为80～90nm；n^--GaN层的厚度为70～80nm，Si掺杂浓度5×10¹⁷～8×10¹⁷cm^-3；第二u-GaN层的厚度为80～90nm；n⁺-GaN层的厚度为90～100nm，Si掺杂浓度3×10¹⁸～8×10¹⁸cm^-3；

所述有源区(105)为三梯度InGaN/GaN超晶格结构，包括从下到上依次层叠设置的第一梯度、第二梯度和第三梯度；其中，第一梯度为10～20周期u型InGaN/GaN超晶格，第一梯度的InGaN阱层的厚度为1～1.5nm，第一梯度的GaN垒层的厚度为1.5～2nm；第二梯度为2～3周期n型InGaN/GaN超晶格，第二梯度的InGaN阱层的厚度为2.5～3nm，第二梯度的GaN垒层的厚度为3～5nm，Si掺杂浓度2×10¹⁸～3×10¹⁸cm^-3；第三梯度为4～6周期u型InGaN/GaN超晶格，第三梯度的InGaN阱层厚度为2.5～3.5nm，第三梯度的GaN垒层厚度为5～6.5nm。

2.根据权利要求1所述的高亮度发光二极管，其特征在于，所述电子阻挡层(106)为5～10周期p型Al_yGa_1-yN/GaN，其中Al_yGa_1-yN的厚度为1～2nm，GaN的厚度为1～2nm；Mg掺杂浓度为10¹⁷～10¹⁸cm^-3，Al组分含量y满足0.05≤y≤0.2。

3.根据权利要求2所述的高亮度发光二极管，其特征在于，所述高温p型GaN层(107)的厚度为100～200nm，Mg掺杂浓度为10¹⁷～10¹⁸cm^-3。

4.根据权利要求3所述的高亮度发光二极管，其特征在于，所述接触层(108)为p型InGaN接触层，所述接触层的厚度为2～3nm，Mg掺杂浓度：1×10¹⁸cm^-3～1×10¹⁹cm^-3。

5.权利要求4所述高亮度发光二极管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.在氢气和氨气混合气氛中，温度950～1000℃条件下，对AlN/PSS复合衬底(101)进行表面活化处理；

S2.通入氨气，在AlN/PSS复合衬底(101)上生长u型GaN合并层(102)；

S3.在氢气和氨气混合气氛中，在u型GaN合并层(102)上生长n型GaN层(103)，生长温度为1050～1080℃，压力为100～150torr，V族源/III族源摩尔比为1300～1500；

S4.在氮气氛围中，在n型GaN层(103)上生长低温GaN V-pits层(104)，生长温度为780～860℃，压力为300～350torr，V族源/III族源摩尔比为5000～10000；

S5.在氮气氛围中，在低温GaN V-pits层(104)上生长有源区(105)，压力为300～350torr，V族源/III族源摩尔比为5000～10000；

S6.在氮气氛围中，在有源区(105)上生长电子阻挡层(106)，压力为100～300torr，V族源/III族源摩尔比为5000～10000；

S7.在氢气氛围中，在电子阻挡层(106)上生长高温p型GaN层(107)，生长温度为950～1050℃，压力为100～150torr，V族源/III族源摩尔比为2000～5000；

S8.在氢气氛围中，在高温p型GaN层(107)上生长接触层P-InGaN(108)，生长温度为650～750℃，压力为300～350torr，V族源/III族源摩尔比为5000～10000；即制得所述高亮度发光二极管。