[发明专利]一种外延片、外延片制备方法以及发光二极管

说明书

本发明提供一种外延片、外延片制备方法以及发光二极管，所述外延片包括多量子阱层，所述多量子阱层包括周期性交替层叠的量子阱层和量子垒层，所述量子阱层和所述量子垒层均为AlGaN层；其中，所述量子垒层通过Al组分含量的变化形成双三角形势垒结构。本发明解决了现有技术中的外延片发光效率低的问题。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种外延片、外延片制备方法以及发光二极管。

背景技术

过去十年中，AlGaN材料因其在紫外光电器件中的巨大应用潜力而备受关注，紫外LED具有光子能量高、波长短、体积小、功耗低、寿命长、环境友好等特点，在高显色指数白光照明、高密度光学数据储存、传感器、平版印刷、空气净化环保等领域具有广泛的应用。

然而，AlGaN基紫外LED的研制面临的许多的技术困难，如电子本身有效质量较小，具有较高的迁移率，导致电子很多容易通过量子阱而溢出到P层；并且随着Al组分的增加，容易导致外延生长的AlGaN薄膜缺陷密度高、表面不平整等问题，难以获得高晶体质量的AlGaN材料，且高Al组分的AlGaN材料不论是n型掺杂还是p型掺杂，相比GaN材料而言，AlGaN材料都是要困难的多，尤其是p-AlGaN的掺杂尤为棘手，掺杂剂Mg的活化效率低，导致空穴不足，辐射复合效率降低；另外，AlGaN基紫外LED内量子效率相对蓝绿光发光二极管偏低较多，量子阱中存在较强的极化电场，导致量子阱层能带弯曲，使得电子空穴波函数重叠率降低，严重限制紫外发光二极管的性能。因此，如何提高外延片的发光效率变得尤为重要。

现有技术中，AlGaN基紫外LED内量子效率相对蓝绿光发光二极管偏低较多，由于P型掺杂AlGaN的激活能高，空穴浓度不高，且电子迁移速率较快，容易通过多量子阱层而溢出到P层，最终导致电子空穴辐射复合效率偏低。另外，量子阱层中存在较强自发极化和压电极化引起的内建极化场，内建极化场的存在产生了量子斯塔克效应(QCSE)，尤其在量子阱中能带发生严重的弯曲，电子和空穴的空间波函数重叠率下降，而导致发光效率低下的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种外延片、外延片制备方法以及发光二极管，旨在解决现有技术中的外延片发光效率低的问题。

本发明实施例是这样实现的：

一种外延片，包括多量子阱层，所述多量子阱层包括周期性交替层叠的量子阱层和量子垒层，所述量子阱层和所述量子垒层均为AlGaN层；

其中，所述量子垒层通过Al组分含量的变化形成双三角形势垒结构。

进一步的，根据上述的外延片，其中，所述量子垒层包括依次层叠设置的第一量子垒子层、量子垒复合子层以及第二量子垒子层，所述量子垒复合子层的Al组分含量由一端向相对的另一端依次经过递增、递减、递增以及递减以形成所述双三角形势垒结构。

进一步的，根据上述的外延片，其中，所述量子垒层为N型掺杂层，掺杂剂为Si，掺杂浓度为7*10¹⁸/cm³～8*10¹⁸/cm³。

进一步的，根据上述的外延片，其中，所述量子垒复合子层的Al组分含量为0.5～0.7，所述第一量子垒子层与所述第二量子垒子层的Al组分含量均恒定为0.4～0.5。

进一步的，根据上述的外延片，其中，所述量子垒层的厚度为10～20nm，其中，所述第一量子垒子层和所述第二量子垒子层的厚度均为1～2nm，所述量子垒复合子层的厚度为8～16nm。

进一步的，根据上述的外延片，其中，所述外延片还包括衬底、AlN缓冲层、未掺杂的AlGaN层、N型掺杂AlGaN层、AlGaN电子阻挡层、P型掺杂AlGaN层以及AlGaN接触层；