[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

说明书

本发明公开了一种基于AIN/PSS复合衬底的高亮度发光二极管及其制备方法，所述高亮度发光二极管包括从下到上依次层叠设置的AlN/PSS复合衬底、u型GaN合并层、n型GaN层、低温GaN V‑pits层、有源区、电子阻挡层、高温p型GaN层和接触层。本发明的高亮度发光二极管包括新型结构的u‑GaN合并层，以及V‑pits层和有源区，能够有效提高外延层晶体质量，有效缓解有源区应力，并改善水平方向电流扩展，进而实现提高发光二极管发光效率的目的，制得的发光二极管亮度高。

技术领域

本发明涉及发光二极管技术领域，更具体地，涉及一种基于AlN/PSS复合衬底的高亮度发光二极管及其制备方法。

背景技术

现有的氮化镓基发光二极管主要是在极性面：0001面蓝宝石上制备，蓝宝石和氮化镓同属六方系晶体，GaN薄膜通常在异质蓝宝石上生长。由于二者之间巨大的晶格失配和热失配，导致GaN薄膜外延生长过程中产生的穿透位错(Threading dislocation，TD)密度高达10⁸～10¹⁰/cm²。这些TDs在做近似垂直延伸时伴随形成倒六角金字塔状6个侧面为{10-11}面的V形缺陷，即通常所说的V形坑(V-pits)。

作为InGaN/GaN基LED器件的一个典型特征，V形坑在屏蔽位错、提高器件发光效率方面的作用已经取得广泛的认同；随着研究的不断深入，V形坑提升空穴注入量子阱的效率、改善载流子在阱区不均匀分布的作用也逐渐被认识和利用，从而显著提高了InGaN/GaNLED器件的光电性能。但是，现有的氮化镓基发光二极管的亮度还不够高。中国专利申请CN101345274A公开了一种利用图形化衬底提高GaN基LED发光效率的方法，该方法制得的GaN基LED的亮度难以满足当下实际需要。

因此，需要开发出亮度更高的发光二极管。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的亮度不足的缺陷，提供一种基于AlN/PSS复合衬底的高亮度发光二极管，提供的发光二极管发光效率高，亮度高。

本发明的另一目的在于提供一种上述高亮度发光二极管的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于AlN/PSS复合衬底的高亮度发光二极管，包括从下到上依次层叠设置的AlN/PSS复合衬底、u型GaN合并层、n型GaN层、低温GaN V-pits层、有源区、电子阻挡层、高温p型GaN层和接触层；

所述u型GaN合并层包括从下到上依次层叠设置的第一u型GaN层、第二u型GaN和第三u型GaN；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。

优选地，所述n型GaN层的厚度为2～3μm。

优选地，所述低温GaN V-pits层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。