一种Si衬底上GaN基紫外LED外延片及其制备方法与流程

本发明涉及一种紫外led技术，尤其涉及一种si衬底上gan基紫外led外延片及其制备方法。

背景技术：

以gan为代表的iii族氮化物由于其优异的材料性质，在最近的几十年间在发光二极管(led)、激光二极管(ld)、光探测器等光电器件中得到了普遍的应用，产业化趋于成熟，是目前最受关注的第三代半导体材料体系。目前的gan基光电器件尤其是ganled实现产业化发光波段仍然主要集中在可见光波段，这严重限制了ganled的发展应用。紫外波段是ganled发展过程中一个至关重要的一环，紫外ganled可将led的应用领域由基础照明提升至污水消毒、光波通信等拳头领域，可极大推动gan基第三代半导体材料尽快实现真正意义上的光电集成。

目前，紫外led大多数基于algan材料制备而成，然而由于al原子迁移势垒高，导致生长algan材料需要高温、生长过程中组分控制困难、algan基量子阱质量不佳、掺杂困难等种种原因，难以实现高光效紫外led制备。除此之外，由于紫外波段光波能量较可见光波段高，制备的紫外led同样存在由于工作过程中发热严重导致制得紫外led器件性能稳定性与可靠性不佳，难以实现大规模应用的难题。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种si衬底上gan基紫外led外延片。采用高导热si衬底提高器件散热并便于器件后续集成加工。

本发明的目的之二在于提供一种si衬底上gan基紫外led外延片的制备方法。该制备方法使用gan材料作为器件结构主体，使用低in组分ingan/gan取代algan/algan量子阱结构的具有高度可重复性的紫外led。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：一种si衬底上gan基紫外led外延片，包括si衬底、自下而上依次设置在si衬底上的gan缓冲层、非故意掺杂gan层、n型alxga1-xn层、n型gan层、inxga1-xn/gan超晶格层、inyga1-yn/gan量子阱层、ebl层、p型alyga1-yn层、p型gan层；所述inxga1-xn/gan超晶格层中，x＝0.20-0.06，成分渐变；所述inyga1-yn/gan量子阱层，y＝0.02-0.08；所述n型alxga1-xn层与p型alyga1-yn层，x＝y＝0.10-0.30。

进一步地，所述非故意掺杂gan层的厚度为0.9-1.5μm。

进一步地，所述的n型gan层厚度为0.3-0.9μm，掺杂物质为si，掺杂浓度为5-9×10¹⁹cm^-2。

进一步地，所述的n型alxga1-xn层厚度为2.0-2.2μm，掺杂物质为si，掺杂浓度为5-9×10¹⁹cm^-2。

进一步地，所述inxga1-xn/gan超晶格层中，inxga1-xn层和gan层厚度相等均为3-8nm，其中，inxga1-xn/gan超晶格层周期数为6-9。

进一步地，所述inyga1-yn/gan量子阱层中，inyga1-yn层厚度为2-5nm，gan层厚度为10-15nm，其中inyga1-yn/gan量子阱层周期数为8，前6个周期gan层为n型掺杂，掺杂源为si，掺杂浓度为2-9×10¹⁷cm^-2，最后2个周期的gan层为非故意掺杂。

进一步地，所述ebl层为alxinyga(1-x-y)n层，厚度为20-60nm，其中x＝0.1-0.25,y＝0.03-0.1。

进一步地，所述p型alyga1-yn层包括mgin合金以及p-alyga1-yn层，mgin合金厚度为2-8nm，p-alyga1-yn层厚度为80-150nm，掺杂物质为mg，掺杂浓度为1-6×10¹⁹cm^-2；所述p型gan层厚度为20-50nm，掺杂物质为mg,掺杂浓度为1-6×10¹⁹-8×10²¹cm^-2。

本发明的目的之二采用如下技术方案实现：一种si衬底上gan基紫外led外延片的制备方法，依次包括：

制备si衬底上的gan缓冲层步骤：采用金属有机物化学气象沉积方法在si衬底上依次沉积aln层、algan层作为gan缓冲层；

制备非故意掺杂gan层步骤：采用金属有机物化学气象沉积方法在gan缓冲层上，通入三甲基镓作为ga源，在gan缓冲层上生长非故意掺杂gan层；

制备n型alxga1-xn层步骤：采用金属有机物化学气象沉积方法，以sih4作为掺杂源，通入三甲基铝和三甲基镓分别作为al源和ga源，在非故意掺杂gan层上生长n型algan层；x＝0.10-0.30；

制备n型gan层步骤：采用金属有机物化学气象沉积方法，以sih4作为掺杂源，通入三甲基镓作为ga源，在n型algan层上生长n型gan层；

制备inxga1-xn/gan超晶格层步骤：采用金属有机物化学气象沉积方法，通入三乙基镓作为ga源、三甲基铟作为in源，生长ingan超晶格层，随后通入三乙基镓作为ga源，生长gan超晶格层，重复生长6-9次，x＝0.20-0.06；；

制备inyga1-yn/gan量子阱层步骤：采用金属有机物化学气象沉积方法，通入三乙基镓作为ga源，在inxga1-xn/gan超晶格层上生长gan垒层，随后通入三甲基铟源作为in源，三乙基镓作为ga源，在gan阱层上生长inyga1-yn阱层，以此为量子阱层的一单位周期，整个量子阱层由8个单位周期构成，完成生长后，用gan垒层生长原工艺在最后一个周期的inyga1-yn层上再次生长一层gan垒层；其中，inyga1-yn/gan量子阱的前6个周期gan垒层为n型掺杂，掺杂源为si，最后两个周期的gan垒层为非故意掺杂gan层；y＝0.02-0.08；

制备ebl层步骤：采用金属有机物化学气象沉积方法，通入三甲基镓作为ga源、三甲基铟作为in源、三甲基铝作为al源，生长alxinyga(1-x-y)nebl层；其中，x＝0.01-0.25，y＝0.03-0.1；

制备p型alyga1-yn层步骤：采用金属有机物化学气象沉积方法，预先通入三甲基铟作为in源，二茂镁作为mg源，在ebl层上生长mgin合金层，随后切断in源，通入三甲基镓作为ga源、三甲基铝作为al源，在mgin合金层上连续生长p-alyga1-yn层；y＝0.10-0.30；

制备p型gan层步骤：采用金属有机物化学气象沉积方法，通入三甲基镓作为ga源、二茂镁作为mg源，生长p型gan层；

退火步骤：采用金属有机物化学气象沉积方法，切断所有金属有机物源供应，在纯n2气氛下对整个紫外led外延结构进行退火。

进一步地，所述的制备方法，依次包括：

在制备si衬底上的gan缓冲层步骤：采用金属有机物化学气象沉积方法在si衬底上依次沉积aln层、algan层作为gan缓冲层；

制备非故意掺杂gan层步骤：采用金属有机物化学气象沉积方法在gan缓冲层上，5×10^-7-8×10^-10pa背底真空度、腔体温度为800-880℃，反应室压力为150-200torr条件下，通入三甲基镓作为ga源，在gan缓冲层上生长非故意掺杂gan层，厚度为0.9-1.5um；

制备n型alxga1-xn层步骤：采用金属有机物化学气象沉积方法，将反应强温度升至920-1080℃，反应室压力150-220torr条件下，以sih4作为掺杂源，通入三甲基铝和三甲基镓分别作为al源和ga源，在非故意掺杂gan层上生长n型algan层；x＝0.10-0.30；

制备n型gan层步骤：采用金属有机物化学气象沉积方法，将反应腔温度降至880-950℃，反应室压力150-220torr条件下，以sih4作为掺杂源，通入三甲基镓作为ga源，在n型algan层上生长n型gan层；

制备inxga1-xn/gan超晶格层步骤：采用金属有机物化学气象沉积方法，将反应腔温度降至720-770℃，反应室压力40-70torr，通入三乙基镓作为ga源、三甲基铟作为in源，生长ingan超晶格层，随后将反应腔温度升至840-900℃，切断tmin(三甲基铟)供应，通入三乙基镓作为ga源，生长gan超晶格层，重复生长6-9次，x＝0.20-0.06；；

制备inyga1-yn/gan量子阱层步骤：采用金属有机物化学气象沉积方法，将反应腔温度升至850-930℃，反应腔压力50-120torr，通入三乙基镓作为ga源，在inxga1-xn/gan超晶格层上生长gan垒层，随后将反应腔温度降为720-770℃，通入三甲基铟源作为in源，三乙基镓作为ga源，在gan阱层上生长inyga1-yn阱层，以此为量子阱层的一单位周期，整个量子阱层由8个单位周期构成，完成生长后，用gan垒层生长原工艺在最后一个周期的inyga1-yn层上再次生长一层gan垒层；其中，inyga1-yn/gan量子阱的前6个周期gan垒层为n型掺杂，掺杂源为si，掺杂浓度为2-9×10¹⁷cm^-2，最后两个周期的gan垒层为非故意掺杂gan层；gan垒层厚度为10-15nm，inyga1-yn阱层厚度为2-5nm，y＝0.02-0.08；

制备ebl层步骤：采用金属有机物化学气象沉积方法，反应腔温度升至850-930℃，反应腔压力为50-150torr，通入三甲基镓作为ga源、三甲基铟作为in源、三甲基铝作为al源，生长alxinyga(1-x-y)nebl层；其中，x＝0.01-0.25，y＝0.03-0.1；

制备p型alyga1-yn层步骤：采用金属有机物化学气象沉积方法，反应腔温度升至950-1050℃，反应腔压力为50-150torr，预先通入三甲基铟作为in源，二茂镁作为mg源，在ebl层上生长mgin合金层，随后切断in源，通入三甲基镓作为ga源、三甲基铝作为al源，在mgin合金层上连续生长p-alyga1-yn层；其中mgin合金层厚度为2-5nm，p-alyga1-yn层的厚度为80-150nm，y＝0.10-0.30，掺杂物质为mg，掺杂浓度为1-6×10¹⁹cm^-2；

制备p型gan层步骤：采用金属有机物化学气象沉积方法，反应腔温度升至920-1000℃，反应腔压力为50-150torr，通入三甲基镓作为ga源、二茂镁作为mg源，生长p型gan层，其中，所述p型gan层厚度为20-50nm，掺杂物质为mg,掺杂浓度渐变，由1-6×10¹⁹-8×10²¹cm^-2逐步增加；

退火步骤：采用金属有机物化学气象沉积方法，反应腔温度降至500-600℃，反应腔压力与p型gan层生长压力一致，切断所有金属有机物源供应，在纯n2气氛下对整个紫外led外延结构进行退火，退火时间为2-8min。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

1)该gan基紫外led外延片有效缓解高质量紫外led生长困难、工作过程热积累的问题，可实现高光效高性能紫外led外延片生长制备；

2)本发明采用si衬底，相比于已有蓝宝石衬底，有利于降低器件工作发热产生的性能损耗，并与目前集成电路技术兼容性佳，有利于实现器件光电集成；

3)本发明的gan基紫外led外延结构中，采用低ingan/gan量子阱取代低al组分algan/gan量子阱，实现紫外uv-c波段器件生长，解决紫外器件工艺窗口窄等原因。

4)本发明在p型层生长之前，利用mgin插入层提高p型层位置mg掺杂并入率；

5)本发明利用algan/gan复合n、p型层结构可有效提高紫外led光效；

6)本发明在多层量子阱中的gan垒层中引入n型掺杂，有效提高紫外led光效。

附图说明

图1为本发明较佳实施例si衬底上gan基紫外led外延片的结构示意图。

图中各附图标记：1、si衬底；2、gan缓冲层；3、非故意掺杂gan层；4、n型alxga1-xn层；5、n型gan层；6、inxga1-xn/gan超晶格层；7、inyga1-yn/gan量子阱层；8、ebl层；9、p型alyga1-yn层；10、p型gan层。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。

如图1所示，一种si衬底上gan基紫外led外延片，包括si衬底1、自下而上依次设置在si衬底上的gan缓冲层2、非故意掺杂gan层3、n型alxga1-xn层4、n型gan层5、inxga1-xn/gan超晶格层6、inyga1-yn/gan量子阱层7、ebl层8、p型alyga1-yn层9、p型gan层10。

其制备方法，依次包括：

(1)制备si衬底上的gan缓冲层步骤：采用金属有机物化学气象沉积(mocvd)方法在si衬底上依次沉积aln层、algan层作为gan缓冲层；

(2)制备非故意掺杂gan层步骤：采用mocvd方法在gan缓冲层上，5×10^-7-8×10^-10pa背底真空度、腔体温度为800-880℃，反应室压力为150-200torr条件下，通入tmga(三甲基镓)作为ga源，在gan缓冲层上生长非故意掺杂gan层，厚度为0.9-1.5um；

(3)制备n型alxga1-xn层步骤：采用mocvd方法，将反应强温度升至920-1080℃，反应室压力150-220torr条件下，以sih4作为掺杂源，通入tmal(三甲基铝)和tmga(三甲基镓)作为al源和ga源，在非故意掺杂gan层上生长n型algan层，厚度为2.0-2.2um，掺杂浓度为5-9×10¹⁹cm^-2，x＝0.10-0.30；

(4)制备n型gan层步骤：采用mocvd方法，将反应腔温度降至880-950℃，反应室压力150-220torr条件下，以sih4作为掺杂源，通入tmga(三甲基镓)作为ga源，在n型algan层上生长n型gan层，厚度为0.3-0.9um，掺杂浓度为5-9×10¹⁹cm^-2；

(5)制备inxga1-xn/gan超晶格层步骤：采用mocvd方法，将反应腔温度降至720-770℃，反应室压力40-70torr，通入tega(三乙基镓)作为ga源、tmin(三甲基铟)作为in源，生长ingan超晶格层，随后将反应腔温度升至840-900℃，切断tmin(三甲基铟)供应，通入tega(三乙基镓)作为ga源，生长gan超晶格层，重复生长6-9次，其中inxga1-xn层、gan厚度均为3-8nm，inxga1-xn层in组分渐变，x＝0.20-0.06；

(6)制备inyga1-yn/gan量子阱层步骤：采用mocvd方法，将反应腔温度升至850-930℃，反应腔压力50-120torr，通入tega(三乙基镓)作为ga源，在inxga1-xn/gan超晶格层上生长gan垒层，随后将反应腔温度降为720-770℃，通入tmin(三甲基铟)源作为in源，tega(三乙基镓)作为ga源，在gan阱层上生长inyga1-yn阱层，以此为量子阱层的一单位周期，整个量子阱层由8个单位周期构成，完成生长后，用gan垒层生长原工艺在最后一个周期的inyga1-yn层上再次生长一层gan垒层。其中，inyga1-yn/gan量子阱的前6个周期gan垒层为n型掺杂，掺杂源为si，掺杂浓度为2-9×10¹⁷cm^-2，最后两个周期的gan垒层为非故意掺杂gan层。gan垒层厚度为10-15nm，inyga1-yn阱层厚度为2-5nm，y＝0.02-0.08；

(7)制备ebl层步骤：采用mocvd方法，反应腔温度升至850-930℃，反应腔压力为50-150torr，通入tmga(三甲基镓)作为ga源、tmin(三甲基铟)作为in源、tmal(三甲基铝)作为al源，生长alxinyga(1-x-y)nebl层，其中，ebl层厚度为20-60nm，x＝0.01-0.25，y＝0.03-0.1；

(8)制备p型alyga1-yn层步骤：采用mocvd方法，反应腔温度升至950-1050℃，反应腔压力为50-150torr，预先通入tmin(三甲基铟)作为in源，cp2mg(二茂镁)作为mg源，在ebl层上生长厚度为2-5nm的mgin合金，随后切断in源，通入tmga(三甲基镓)作为ga源、tmal(三甲基铝)作为al源，在mgin合金层上连续生长p-alyga1-yn层。其中mgin合金厚度为2-5nm，p-alyga1-yn层的厚度为80-150nm，y＝0.10-0.30，掺杂物质为mg，掺杂浓度为1-6×10¹⁹cm^-2；

(9)制备p型gan层步骤：采用mocvd方法，反应腔温度升至920-1000℃，反应腔压力为50-150torr，通入tmga(三甲基镓)作为ga源、cp2mg(二茂镁)作为mg源，生长p型gan层，其中，所述p型gan层厚度为20-50nm，掺杂物质为mg,掺杂浓度渐变，由1-6×10¹⁹-8×10²¹cm^-2逐步增加；

(10)退火步骤：采用mocvd方法，反应腔温度降至500-600℃，反应腔压力与p型gan层生长压力一致，切断所有金属有机物源供应，在纯n2气氛下对整个紫外led外延结构进行退火，退火时间为2-8min。

实施例1

一种si衬底上gan基紫外led外延片，包括si衬底、自下而上依次设置在si衬底上的gan缓冲层、非故意掺杂gan层、n型alxga1-xn层、n型gan层、inxga1-xn/gan超晶格层、inyga1-yn/gan量子阱层、ebl层、p型alyga1-yn层、p型gan层。

其制备方法，依次包括：

(1)制备si衬底上的gan缓冲层步骤：采用金属有机物化学气象沉积(mocvd)方法在si衬底上依次沉积aln层、algan层作为gan缓冲层；

(2)制备非故意掺杂gan层步骤：采用mocvd方法在gan缓冲层上，5×10^-7pa背底真空度、腔体温度为830℃，反应室压力为150torr条件下，通入tmga(三甲基镓)作为ga源，在gan缓冲层上生长非故意掺杂gan层，厚度为1.5um；

(3)制备n型alxga1-xn层步骤：采用mocvd方法，将反应强温度升至1050℃，反应室压力150torr条件下，以sih4作为掺杂源，通入tmal(三甲基铝)和tmga作为al源和ga源，在非故意掺杂gan层3上生长n型algan层，厚度为2.0um，掺杂浓度为6×10¹⁹cm^-2，x＝0.20；

(4)制备n型gan层步骤：采用mocvd方法，将反应腔温度降至930℃，反应室压力150torr条件下，以sih4作为掺杂源，通入tmga作为ga源，在n型algan层4上生长n型gan层，厚度为0.9um，掺杂浓度为9×10¹⁹cm^-2；

(5)制备inxga1-xn/gan超晶格层步骤：采用mocvd方法，将反应腔温度降至720℃，反应室压力50torr，通入tega(三乙基镓)作为ga源、tmin(三甲基铟)作为in源，生长ingan超晶格层，随后将反应腔温度升至850℃，切断tmin供应，通入tega(三乙基镓)作为ga源，生长gan超晶格层，重复生长6次，其中inxga1-xn层、gan厚度均为6nm，inxga1-xn层in组分渐变，自gan层往上的x值分别为：x＝0.13、0.13、0.10、0.10、0.08、0.08；

(6)制备inyga1-yn/gan量子阱层7步骤：采用mocvd方法，将反应腔温度升至850℃，反应腔压力50torr，通入tega作为ga源，在inxga1-xn/gan超晶格层上生长gan垒层，随后将反应腔温度降为770℃，通入tmin源作为in源，tega作为ga源，在gan阱层上生长inyga1-yn阱层，以此为量子阱层的一单位周期，整个量子阱层由8个单位周期构成，完成生长后，用gan垒层生长原工艺在最后一个周期的inyga1-yn层上再次生长一层gan垒层。其中，inyga1-yn/gan量子阱的前6个周期gan垒层为n型掺杂，掺杂源为si，掺杂浓度为7×10¹⁷cm^-2，最后两个周期的gan垒层为非故意掺杂gan层。gan垒层厚度为12nm，inyga1-yn阱层厚度为2.5nm，y＝0.06；

(7)制备ebl层步骤：采用mocvd方法，反应腔温度升至930℃，反应腔压力为50torr，通入tmga作为ga源、tmin作为in源、tmal作为al源，生长alxinyga(1-x-y)nebl层，其中，ebl层厚度为30nm，x＝0.01，y＝0.05；

(8)制备p型alyga1-yn层步骤：采用mocvd方法，反应腔温度升至1050℃，反应腔压力为50torr，预先通入tmin作为in源，cp2mg作为mg源，在ebl层上生长厚度为3nm的mgin合金，随后切断in源，通入tmga作为ga源、tmal作为al源，在mgin合金层上连续生长p-alyga1-yn层。其中mgin(二茂镁)合金厚度为3nm，p-alyga1-yn层的厚度为150nm，y＝0.20，掺杂物质为mg，掺杂浓度为4×10¹⁹cm^-2；

(9)制备p型gan层步骤：采用mocvd方法，反应腔温度升至950℃，反应腔压力为50torr，通入tmga作为ga源、cp2mg作为mg源，生长p型gan层，其中，所述p型gan层厚度为50nm，掺杂物质为mg,掺杂浓度渐变，由6×10¹⁹-3×10²¹cm^-2逐步增加；

(10)退火步骤：采用mocvd方法，反应腔温度降至500℃，反应腔压力与p型gan层生长压力一致，切断所有金属有机物源供应，在纯n2气氛下对整个紫外led外延结构进行退火，退火时间为5min。

实施例2

一种si衬底上gan基紫外led外延片，包括si衬底、自下而上依次设置在si衬底上的gan缓冲层、非故意掺杂gan层、n型alxga1-xn层、n型gan层、inxga1-xn/gan超晶格层、inyga1-yn/gan量子阱层、ebl层、p型alyga1-yn层、p型gan层。

其制备方法，依次包括：

(1)制备si衬底上的gan缓冲层步骤：采用金属有机物化学气象沉积(mocvd)方法在si衬底上依次沉积aln层、algan层作为gan缓冲层；

(2)制备非故意掺杂gan层步骤：采用mocvd方法在gan缓冲层上，5×10^-7pa背底真空度、腔体温度为800℃，反应室压力为150torr条件下，通入tmga(三甲基镓)作为ga源，在gan缓冲层上生长非故意掺杂gan层，厚度为0.9um；

(3)制备n型alxga1-xn层步骤：采用mocvd方法，将反应强温度升至920℃，反应室压力150torr条件下，以sih4作为掺杂源，通入tmal(三甲基铝)和tmga(三甲基镓)作为al源和ga源，在非故意掺杂gan层上生长n型algan层，厚度为2.0um，掺杂浓度为5×10¹⁹cm^-2，x＝0.10；

(4)制备n型gan层步骤：采用mocvd方法，将反应腔温度降至880-950℃，反应室压力150torr条件下，以sih4作为掺杂源，通入tmga(三甲基镓)作为ga源，在n型algan层上生长n型gan层，厚度为0.3um，掺杂浓度为5×10¹⁹cm^-2；

(5)制备inxga1-xn/gan超晶格层步骤：采用mocvd方法，将反应腔温度降至720℃，反应室压力40torr，通入tega(三乙基镓)作为ga源、tmin(三甲基铟)作为in源，生长ingan超晶格层，随后将反应腔温度升至840℃，切断tmin(三甲基铟)供应，通入tega(三乙基镓)作为ga源，生长gan超晶格层，重复生长6次，其中inxga1-xn层、gan厚度均为3nm，inxga1-xn层in组分渐变，自gan层往上的x值分别为：x＝0.06、0.06、0.10、0.10、0.18、0.18；

(6)制备inyga1-yn/gan量子阱层步骤：采用mocvd方法，将反应腔温度升至850℃，反应腔压力50torr，通入tega(三乙基镓)作为ga源，在inxga1-xn/gan超晶格层上生长gan垒层，随后将反应腔温度降为720℃，通入tmin(三甲基铟)源作为in源，tega(三乙基镓)作为ga源，在gan阱层上生长inyga1-yn阱层，以此为量子阱层的一单位周期，整个量子阱层由8个单位周期构成，完成生长后，用gan垒层生长原工艺在最后一个周期的inyga1-yn层上再次生长一层gan垒层。其中，inyga1-yn/gan量子阱的前6个周期gan垒层为n型掺杂，掺杂源为si，掺杂浓度为2×10¹⁷cm^-2，最后两个周期的gan垒层为非故意掺杂gan层。gan垒层厚度为10nm，inyga1-yn阱层厚度为2nm，y＝0.02；

(7)制备ebl层步骤：采用mocvd方法，反应腔温度升至850-930℃，反应腔压力为50torr，通入tmga(三甲基镓)作为ga源、tmin(三甲基铟)作为in源、tmal(三甲基铝)作为al源，生长alxinyga(1-x-y)nebl层，其中，ebl层厚度为20nm，x＝0.01，y＝0.03；

(8)制备p型alyga1-yn层步骤：采用mocvd方法，反应腔温度升至950℃，反应腔压力为50torr，预先通入tmin(三甲基铟)作为in源，cp2mg(二茂镁)作为mg源，在ebl层上生长厚度为2nm的mgin合金，随后切断in源，通入tmga(三甲基镓)作为ga源、tmal(三甲基铝)作为al源，在mgin合金层上连续生长p-alyga1-yn层。其中mgin合金厚度为2nm，p-alyga1-yn层的厚度为80nm，y＝0.10，掺杂物质为mg，掺杂浓度为1×10¹⁹cm^-2；

(9)制备p型gan层步骤：采用mocvd方法，反应腔温度升至920-1000℃，反应腔压力为50torr，通入tmga(三甲基镓)作为ga源、cp2mg(二茂镁)作为mg源，生长p型gan层，其中，所述p型gan层厚度为20nm，掺杂物质为mg,掺杂浓度渐变，由1×10¹⁹-8×10²¹cm^-2逐步增加；

(10)退火步骤：采用mocvd方法，反应腔温度降至500℃，反应腔压力与p型gan层生长压力一致，切断所有金属有机物源供应，在纯n2气氛下对整个紫外led外延结构进行退火，退火时间为2min。

实施例3

一种si衬底上gan基紫外led外延片，包括si衬底、自下而上依次设置在si衬底上的gan缓冲层、非故意掺杂gan层、n型alxga1-xn层、n型gan层、inxga1-xn/gan超晶格层、inyga1-yn/gan量子阱层、ebl层、p型alyga1-yn层、p型gan层。

其制备方法，依次包括：

(1)制备si衬底上的gan缓冲层步骤：采用金属有机物化学气象沉积(mocvd)方法在si衬底上依次沉积aln层、algan层作为gan缓冲层；

(2)制备非故意掺杂gan层步骤：采用mocvd方法在gan缓冲层上，8×10^-10pa背底真空度、腔体温度为880℃，反应室压力为200torr条件下，通入tmga(三甲基镓)作为ga源，在gan缓冲层上生长非故意掺杂gan层，厚度为1.5um；

(3)制备n型alxga1-xn层步骤：采用mocvd方法，将反应强温度升至1080℃，反应室压力220torr条件下，以sih4作为掺杂源，通入tmal(三甲基铝)和tmga(三甲基镓)作为al源和ga源，在非故意掺杂gan层上生长n型algan层，厚度为2.2um，掺杂浓度为9×10¹⁹cm^-2，x＝0.30；

(4)制备n型gan层步骤：采用mocvd方法，将反应腔温度降至880-950℃，反应室压力220torr条件下，以sih4作为掺杂源，通入tmga(三甲基镓)作为ga源，在n型algan层上生长n型gan层，厚度为0.9um，掺杂浓度为9×10¹⁹cm^-2；

(5)制备inxga1-xn/gan超晶格层步骤：采用mocvd方法，将反应腔温度降至770℃，反应室压力70torr，通入tega(三乙基镓)作为ga源、tmin(三甲基铟)作为in源，生长ingan超晶格层，随后将反应腔温度升至900℃，切断tmin(三甲基铟)供应，通入tega(三乙基镓)作为ga源，生长gan超晶格层，重复生长9次，其中inxga1-xn层、gan厚度均为8nm，inxga1-xn层in组分渐变，自gan层往上的x值分别为：x＝0.08、0.08、0.10、0.10、0.12、0.15、0.15、0.2、0.2；

(6)制备inyga1-yn/gan量子阱层步骤：采用mocvd方法，将反应腔温度升至930℃，反应腔压力120torr，通入tega(三乙基镓)作为ga源，在inxga1-xn/gan超晶格层上生长gan垒层，随后将反应腔温度降为770℃，通入tmin(三甲基铟)源作为in源，tega(三乙基镓)作为ga源，在gan阱层上生长inyga1-yn阱层，以此为量子阱层的一单位周期，整个量子阱层由8个单位周期构成，完成生长后，用gan垒层生长原工艺在最后一个周期的inyga1-yn层上再次生长一层gan垒层。其中，inyga1-yn/gan量子阱的前6个周期gan垒层为n型掺杂，掺杂源为si，掺杂浓度为9×10¹⁷cm^-2，最后两个周期的gan垒层为非故意掺杂gan层。gan垒层厚度为15nm，inyga1-yn阱层厚度为5nm，y＝0.08；

(7)制备ebl层步骤：采用mocvd方法，反应腔温度升至930℃，反应腔压力为150torr，通入tmga(三甲基镓)作为ga源、tmin(三甲基铟)作为in源、tmal(三甲基铝)作为al源，生长alxinyga(1-x-y)nebl层，其中，ebl层厚度为60nm，x＝0.25，y＝0.1；

(8)制备p型alyga1-yn层步骤：采用mocvd方法，反应腔温度升至1050℃，反应腔压力为150torr，预先通入tmin(三甲基铟)作为in源，cp2mg(二茂镁)作为mg源，在ebl层上生长厚度为5nm的mgin合金，随后切断in源，通入tmga(三甲基镓)作为ga源、tmal(三甲基铝)作为al源，在mgin合金层上连续生长p-alyga1-yn层。其中mgin合金厚度为5nm，p-alyga1-yn层的厚度为150nm，y＝0.30，掺杂物质为mg，掺杂浓度为6×10¹⁹cm^-2；

(9)制备p型gan层步骤：采用mocvd方法，反应腔温度升至920-1000℃，反应腔压力为150torr，通入tmga(三甲基镓)作为ga源、cp2mg(二茂镁)作为mg源，生长p型gan层，其中，所述p型gan层厚度为50nm，掺杂物质为mg,掺杂浓度渐变，由6×10¹⁹-8×10²¹cm^-2逐步增加；

(10)退火步骤：采用mocvd方法，反应腔温度降至600℃，反应腔压力与p型gan层生长压力一致，切断所有金属有机物源供应，在纯n2气氛下对整个紫外led外延结构进行退火，退火时间为8min。

实施例4

一种si衬底上gan基紫外led外延片，包括si衬底、自下而上依次设置在si衬底上的gan缓冲层、非故意掺杂gan层、n型alxga1-xn层、n型gan层、inxga1-xn/gan超晶格层、inyga1-yn/gan量子阱层、ebl层、p型alyga1-yn层、p型gan层。

其制备方法，依次包括：

(1)制备si衬底上的gan缓冲层步骤：采用金属有机物化学气象沉积(mocvd)方法在si衬底上依次沉积aln层、algan层作为gan缓冲层；

(2)制备非故意掺杂gan层步骤：采用mocvd方法在gan缓冲层上，7×10^-10pa背底真空度、腔体温度为850℃，反应室压力为180torr条件下，通入tmga(三甲基镓)作为ga源，在gan缓冲层上生长非故意掺杂gan层，厚度为1.2um；

(3)制备n型alxga1-xn层步骤：采用mocvd方法，将反应强温度升至1000℃，反应室压力180torr条件下，以sih4作为掺杂源，通入tmal(三甲基铝)和tmga(三甲基镓)作为al源和ga源，在非故意掺杂gan层上生长n型algan层，厚度为2.1um，掺杂浓度为8×10¹⁹cm^-2，x＝0.20；

(4)制备n型gan层步骤：采用mocvd方法，将反应腔温度降至920℃，反应室压力190torr条件下，以sih4作为掺杂源，通入tmga(三甲基镓)作为ga源，在n型algan层上生长n型gan层，厚度为0.6um，掺杂浓度为8×10¹⁹cm^-2；

(5)制备inxga1-xn/gan超晶格层步骤：采用mocvd方法，将反应腔温度降至750℃，反应室压力60torr，通入tega(三乙基镓)作为ga源、tmin(三甲基铟)作为in源，生长ingan超晶格层，随后将反应腔温度升至880℃，切断tmin(三甲基铟)供应，通入tega(三乙基镓)作为ga源，生长gan超晶格层，重复生长7次，其中inxga1-xn层、gan厚度均为5nm，inxga1-xn层in组分渐变，自gan层往上的x值分别为：x＝0.06、0.08、0.11、0.12、0.15、0.2、0.2；

(6)制备inyga1-yn/gan量子阱层步骤：采用mocvd方法，将反应腔温度升至900℃，反应腔压力80torr，通入tega(三乙基镓)作为ga源，在inxga1-xn/gan超晶格层上生长gan垒层，随后将反应腔温度降为750℃，通入tmin(三甲基铟)源作为in源，tega(三乙基镓)作为ga源，在gan阱层上生长inyga1-yn阱层，以此为量子阱层的一单位周期，整个量子阱层由8个单位周期构成，完成生长后，用gan垒层生长原工艺在最后一个周期的inyga1-yn层上再次生长一层gan垒层。其中，inyga1-yn/gan量子阱的前6个周期gan垒层为n型掺杂，掺杂源为si，掺杂浓度为5×10¹⁷cm^-2，最后两个周期的gan垒层为非故意掺杂gan层。gan垒层厚度为12nm，inyga1-yn阱层厚度为3nm，y＝0.05；

(7)制备ebl层步骤：采用mocvd方法，反应腔温度升至850-930℃，反应腔压力为50-150torr，通入tmga(三甲基镓)作为ga源、tmin(三甲基铟)作为in源、tmal(三甲基铝)作为al源，生长alxinyga(1-x-y)nebl层，其中，ebl层厚度为40nm，x＝0.15，y＝0.08；

(8)制备p型alyga1-yn层步骤：采用mocvd方法，反应腔温度升至1000℃，反应腔压力为100torr，预先通入tmin(三甲基铟)作为in源，cp2mg(二茂镁)作为mg源，在ebl层上生长厚度为4nm的mgin合金，随后切断in源，通入tmga(三甲基镓)作为ga源、tmal(三甲基铝)作为al源，在mgin合金层上连续生长p-alyga1-yn层。其中mgin合金厚度为4nm，p-alyga1-yn层的厚度为120nm，y＝0.20，掺杂物质为mg，掺杂浓度为4×10¹⁹cm^-2；

(9)制备p型gan层步骤：采用mocvd方法，反应腔温度升至960℃，反应腔压力为100torr，通入tmga(三甲基镓)作为ga源、cp2mg(二茂镁)作为mg源，生长p型gan层，其中，所述p型gan层厚度为35nm，掺杂物质为mg,掺杂浓度渐变，由3×10¹⁹-8×10²¹cm^-2逐步增加；

(10)退火步骤：采用mocvd方法，反应腔温度降至550℃，反应腔压力与p型gan层生长压力一致，切断所有金属有机物源供应，在纯n2气氛下对整个紫外led外延结构进行退火，退火时间为5min。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。