[发明专利]一种LED外延片、外延生长方法及LED芯片

说明书

本发明提供一种LED外延片、外延生长方法及LED芯片，LED外延片包括多量子阱层，多量子阱层是由量子阱层和量子垒层交替生长而成的周期性结构，量子阱层包括第一子层和第二子层，第一子层为In_xGa_1‑xN/In_yGa_1‑yN层，第二子层为Si掺杂的n型In_yGa_1‑yN/In_xGa_1‑xN层，且xy，量子垒层为GaN层，其中，第一子层的In组分从第一子层的一端向相对的另一端逐渐减少，第二子层的In组分从第二子层的一端向相对的另一端逐渐增加。通过本发明可以解决当GaN基LED外延片的有源层采用的材料为InGaN/GaN时，晶格失配导致的LED发光效率下降的问题。

技术领域

本发明涉及LED技术领域，特别涉及一种LED外延片、外延生长方法及LED芯片。

背景技术

发光二极管(Light Emitting Diode，简称：LED)是一种能发光的半导体电子元件，由于其体积小、亮度高、能耗低等特点，吸引了越来越多研究者的注意。

其中，GaN材料由于其具有热产生效率低，抗辐射，击穿电压高，电子饱和漂移速度大，和介电常数小的优点，已被广泛应用于高频、高温、高压电子器件领域，发光二极管领域以及半导体激光器领域，成为当前研究的热点。

由于GaN基LED外延片的有源层采用的材料大多为InGaN/GaN，而InGaN和GaN之间存在较大的晶格失配，会导致多量子阱层中存在由自发极化和压电极化引起的内建极化场，其中，内建极化场的存在将产生量子斯塔克效应（QCSE），该效应会导致量子阱中能带发生严重的弯曲，那么，电子和空穴会被拉向量子阱的两侧，从而使得电子和空穴的空间波函数重叠率下降，内量子效率下降。

此外，当测试电流逐渐变大时，其极化效应会增强，导致电子和空穴的波函数重叠区域减少，从而影响到辐射复合效率，最终导致发光效率降低，即产生droop效应(droop效应指的是，当向芯片输入较大电流时，LED的光效反而会降低的现象)。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种LED外延片、外延生长方法及LED芯片，旨在解决现有技术中，GaN基LED外延片的有源层采用的材料为InGaN/GaN时，晶格失配导致的LED发光效率下降的问题。

根据本发明实施例当中的一种LED外延片，包括多量子阱层，所述多量子阱层是由量子阱层和量子垒层交替生长而成的周期性结构，所述量子阱层包括第一子层和第二子层，所述第一子层为In_xGa_1-xN/In_yGa_1-yN层，所述第二子层为Si掺杂的n型In_yGa_1-yN/In_xGa_1-xN层，且xy，所述量子垒层为GaN层；

其中，所述第一子层的In组分从所述第一子层的一端向相对的另一端逐渐减少，所述第二子层的In组分从所述第二子层的一端向相对的另一端逐渐增加。

优选地，所述LED外延片还包括依次层叠在蓝宝石衬底上的AlN缓冲层，未掺杂的GaN层，n型掺杂GaN层，所述多量子阱层，电子阻挡层，p型掺杂GaN层以及接触层。

优选地，所述AlN缓冲层的厚度为15nm～50nm，所述未掺杂的GaN层的厚度为1μm～3μm，所述n型掺杂GaN层的厚度为1μm～3μm，所述多量子阱层的厚度为60nm～312nm，所述电子阻挡层的厚度为20nm～100nm，所述p型掺杂GaN层的厚度为30nm～200nm，所述接触层的厚度为10nm～50nm。

优选地，所述第一子层的厚度大于所述第二子层的厚度，单个所述第一子层的厚度为3nm～4nm，单个所述第二子层的厚度为1nm～2nm，单个所述量子垒层的厚度为8nm～20nm。