[发明专利]绿光发光二极管外延片及其制备方法

说明书

本发明提供一种绿光发光二极管外延片及其制备方法，该外延片包括：衬底及在所述衬底上依次向上生长的GaN成核层、未掺杂的u‑GaN层、掺杂Si的n‑GaN层、应力释放层、多量子阱有源层、电子阻挡层及掺杂Mg的p‑GaN层；其中，多量子阱有源层是由量子阱层和量子垒层交替层叠而成的周期性结构，量子阱层为InGaN阱层，量子垒层包括第一量子垒层和第二量子垒层，第一量子垒层为GaN垒层，第二量子垒层为在第一量子垒层上生长的In_xGa_1‑xN垒层，第二量子垒层用于匹配相邻周期结构中量子垒层与量子阱层之间的晶格。本发明能够减少相邻周期结构中量子阱垒层之间的晶格失配，减少多量子阱内应力，提升高In组分绿光发光二极管的发光效率。

技术领域

本发明涉及芯片领域，特别是涉及一种绿光发光二极管外延片及其制备方法。

背景技术

目前，GaN基ＬＥＤ已经大量应用于固态照明领域以及显示领域，相比于已经实现商业化应用的蓝光GaN基LED，发光波长更长的绿光波段，其GaN基LED 的发光效率会快速地下降，且随着波长增加，下降更加明显。现阶段的GaN基绿光发光二极管的内量子效率不到蓝光的一半，这大大限制了Mini LED的进一步发展。

对于绿光LED而言，多量子阱的高In组分是影响其发光效率最主要的原因。而对于长波长范围的绿光ＬＥＤ来说，其外延片中的InGaN多量子阱层和GaN量子垒层存在更加严重的晶格失配，导致量子阱内存在较大应力，且由于其量子阱层中In含量高达15~40%，而InN在GaN中的最大溶解度仅为６％，不可避免的会出现In偏析，致使晶体质量下降，非辐射复合效率大幅增加。

发明内容

本发明的目的在于提出一种绿光发光二极管外延片及其制备方法，旨在解决背景技术中记载的技术问题。

本发明提出一种绿光发光二极管外延片，所述外延片包括：衬底及在所述衬底上依次向上生长的GaN成核层、未掺杂的u-GaN层、掺杂Si的n-GaN层、应力释放层、多量子阱有源层、电子阻挡层及掺杂Mg的p-GaN层；

其中，所述多量子阱有源层是由量子阱层和量子垒层交替层叠而成的周期性结构，所述多量子阱有源层的单个周期结构中的所述量子垒层生长在所述量子阱层上方，所述量子阱层为InGaN阱层，所述量子垒层包括第一量子垒层和第二量子垒层，所述第一量子垒层为GaN垒层，所述第二量子垒层为在所述第一量子垒层上生长的In_xGa_1-xN垒层，其中，x为大于0且小于1的常数，所述第二量子垒层用于匹配相邻周期结构中所述量子垒层与所述量子阱层之间的晶格。

另外，根据本发明提供的绿光发光二极管外延片，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述多量子阱有源层的单个周期结构中：所述量子阱层在生长过程中不通入H₂，所述第一量子垒层在生长过程中通入H₂，所述第一量子垒层的生长温度高于所述量子阱层的生长温度，所述第二量子垒层在生长过程中不通入H₂，且所述第二量子垒层基于所述第一量子垒层单位时间内生长的厚度渐变减小及生长温度渐变降低。

进一步地，所述多量子阱有源层的单个周期结构中：所述量子阱层在生长过程中通入的Ga源通入量保持恒定且为第一预设流量，所述第一量子垒层在生长过程中通入的Ga源通入量保持恒定且为第一预设流量，所述第二量子垒层在生长过程中通入的Ga源的通入量由所述第一预设流量渐变减少至第二预设流量，其中，所述第二预设流量为所述第一预设流量的10%-50%；

所述量子阱层的生长温度为第一预设温度，所述第一量子垒层的生长温度为第二预设温度，所述第二预设温度高于所述第一预设温度，所述第二量子垒层的生长温度由所述第二预设温度渐变降低趋于所述第一预设温度，所述第二预设温度大于所述第一预设温度。