[发明专利]一种低应力GaN基发光二极管外延片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低应力GaN基发光二极管外延片及其制备方法。所述外延片包括沿指定方向依次设置的衬底、低温GaN缓冲层、高温非掺杂GaN层、n型GaN层、n型AlInN前势垒层、浅发光层、n型AlInN后势垒层、预发光层、多量子阱层发光层、低温p型GaN层、p型AlGaN电子阻挡层和高温p型GaN层，所述n型AlInN前势垒层至少用于阻挡电子向所述n型GaN层回流。本发明中的低应力GaN基发光二极管外延片，通过高低掺杂的AlInN前势垒层形成高的能垒，能够阻挡电子回流，形成电子有效注入，同时通过AlInN后势垒层实现发光层的晶格匹配，降低极化效应，增强辐射复合发光，提高二极管的发光效率。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种低应力GaN基发光二极管外延片及其制备方法。

背景技术

GaN基发光二极管是一种半导体发光器件，具有寿命长、能耗低、体积小、可靠性高等优点，在大屏幕彩色显示、交通信号灯和照明领域发挥了越来越重要的作用。

GaN基发光二极管一般是在蓝宝石衬底上生长外延层，现有的GaN基发光二极管的外延片包括在衬底上依次形成的低温GaN缓冲层、高温非掺杂GaN层、n型GaN层、n型AlGaN层、低掺n型GaN层、FB1垒层、浅发光层、MidGaN垒层、预发光层、多量子阱发光层、低温pGaN层、p型AlGaN电子阻挡层、高温p型GaN层。一方面可以通过设置含Al材料的n型AlGaN层利用其高的能垒阻挡电子回流，提高辐射复合发光，但在n型AlGaN层上生长的外延层仍具有较大的晶格失配，造成多量子阱发光层生长应力较大，发光层外延材料晶体质量较差，同时较大的应力导致极化效应，多量子阱发光层的能带发生倾斜，电子和空穴在空间分离，辐射复合效率下降。

因此，如何提供可以一种应力低、发光效率高的GaN基发光二极管外延片，是一个急需解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种低应力GaN基发光二极管外延片及其制备方法，以克服现有技术的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种低应力GaN基发光二极管外延片，包括沿指定方向依次设置的n型GaN层、浅发光层、预发光层、多量子阱层发光层、低温p型GaN层、p型AlGaN电子阻挡层和高温p型GaN层，其中，所述n型GaN层与浅发光层之间还设置有n型AlInN前势垒层，所述n型AlInN前势垒层与n型GaN层晶格匹配，并至少用于阻挡电子向所述n型GaN层回流。

进一步的，所述AlInN前势垒层内部的掺杂元素含量沿指定方向降低。

在一些较为优选的实施方案中，所述n型AlInN前势垒层包括多个第一AlInN层，多个所述的第一AlInN层的掺杂浓度沿指定方向逐层降低。

在一些更为优选的实施方案中，多个所述的第一AlInN层的掺杂浓度沿指定方向逐层线性降低。

进一步的，至少一个所述的第一AlInN层具有第一掺杂浓度且所含的掺杂元素均匀分布。

进一步的，至少一个所述的第一AlInN层具有第二掺杂浓度且内部的掺杂元素含量沿指定方向线性递减。

更进一步的，所述第一掺杂浓度高于第二掺杂浓度。

进一步的，所述浅发光层与预发光层之间还设置有n型AlInN后势垒层，所述n型AlInN后势垒层包括多个第二AlInN层。

更进一步的，两个所述的第二AlInN层之间还分布有Al_xIn_yGa_1-x-yN应力调控层，其中0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1。