发光亮度较高，同时所需的驱动电压较低，进一步的，可以看到当样品的厚度范围大致在20nm~30nm时，发光亮度及驱动电压同时达到较佳值。
[0030]如图4所示，选取样品G~样品L作为LED的外延结构的AlxGa(1_x)N层107，样品G~样品L中的厚度均取定为25nm，样品G~样品L中的x分别取定为0.00,0.05,0.08,0.12、0.15及0.20，由图4可知，在厚度值一定的情况下，随着AlxGa(1_x)N层107中x取值升高，发光亮度先上升后下降，而驱动电压先下降后上升，当样品的X的取值范围大致在0.05-0.20时，对应的LED外延结构的发光亮度较高，同时所需的驱动电压较低，进一步的，可以看到当样品的X的取值范围大致在0.08-0.15时，发光亮度及驱动电压同时达到较佳值。
[0031]根据上述实验数据，为了取得较高的发光亮度及较低的驱动电压，本发明将AlxGa(1_x)N层107中x的取值范围设定为0.05-0.20，所述AlxGa(1_x)N层107的厚度范围设定为10~40nm，优选的，AlxGa(1_x)N层107中x的取值范围为0.08-0.15，所述AlxGa(1_x)N层107 的厚度范围为 20~30nm，其中，当 AlxGa(1_x)N 层 107 中 x 为 0.115 且 AlxGa(1_x)N 层 107 厚度为25nm时，发光亮度及驱动电压达到最佳值。
[0032]参图5，结合图2，本发明还提供一种LED外延结构的制备方法，包括步骤:
提供一衬底100 ；
这里，衬底100的材料为蓝宝石衬底，但不以此为限，例如可为S1、SiC等。
[0033]在所述衬底100上生长N型GaN层103 ；
这里，N型GaN层103优选为高温N型GaN层，但不以此为限。具体的，可在高温及通入SiH4的情况下生长所述N型GaN层103。
[0034]在所述N型GaN层103上生长InGaN/GaN量子阱层104 ；
具体的，可生长6~15个周期的InGaN/GaN量子阱层104，其中，每个周期的时长大致为15min0
[0035]在所述InGaN/GaN量子阱层104上生长电子阻挡层105 ；
在所述电子阻挡层上105生长P型GaN层106 ;
这里，P型GaN层106优选高温P型GaN，但不以此为限。具体的，可以通过Cp2Mg掺杂形成所述P型GaN层106。
[0036]在所述P型GaN层106上生长空穴扩展层107，其中，空穴扩展层107为AlxGa(1_x)N层107，所述AlxGa(1_x)N层107中x的取值范围为0.05-0.20，所述AlxGa(1_x)N层107的厚度范围为10~40nm ；
具体的，所述空穴扩展层107的生长温度范围为900°C~940°C，所述空穴扩展层107的生长压力范围为100~400mbar，所述空穴扩展层107的N源为NH3,载气为队和H 2的混合气体，且所述N2和所述H 2的流量比范围为1:2~2: 1，如此，可形成满足上述X取值范围及厚度范围的 AlxGa(1_x)N 层 107。
[0037]在所述空穴扩展层107上生长接触层108。
[0038]在本实施方式中，上述厚度范围及X取值范围的AlxGa(1_x)N层107具有较高能隙，从正极流出的空穴经过较高能隙的AlxGa(1_x)N层107后会被均匀分散，然后空穴流到InGaN/GaN量子阱层104中与电子复合而产生光子，如此，可提高发光均匀性，且无需借助复杂的芯片工艺就可以解决LED芯片中电流拥堵的问题。
[0039]在本实施方式中，AlxGa(1_x)N层107中x的取值范围为0.05-0.20，所述AlxGa(1_x)N层107的厚度范围为10~40nm，优选的，AlxGa(1_x)N层107中x的取值范围为0.08-0.15，所述AlxGa(1_x)N层107的厚度范围为20~30nm，其中，当AlxGa(1_x)N层107中x为0.115且AlxGa(1_x)N层107厚度为25nm时，LED外延结构的发光亮度及驱动电压达到最佳值。
[0040]在一实施方式中，该AlxGa(1_x)N层107为非故意掺杂AlxGa(1_x)N层107，所述非故意掺杂AlxGa(1_x)N层107下方为P型GaN层106，所述非故意掺杂AlxGa(1_x)N层107上方为接触层108。一方面，由于所述非故意掺杂AlxGa(1_x)N层107与P型GaN层106和/或接触层108之间存在扩散效应，若该非故意掺杂AlxGa(1_x)N层107厚度太薄，就会因扩散效应使非故意掺杂AlxGa(1_x)N层107具有过高的p型掺杂浓度，大大降低了非故意掺杂AlxGa(1_x)N层107对空穴的横向扩展功效；另一方面，若该非故意掺杂AlxGa(1_x)N层107厚度太厚或者非故意掺杂AlxGa(1_x)N层107中的Al组分含量太高，非故意掺杂AlxGa(1_x)N层107就会阻碍空穴纵向迀移，致使驱动电压升高。因此，为了保证非故意掺杂AlxGa(1_x)N层107达到对空穴的最佳迀移效果，非故意掺杂AlxGa(1_x)N层107中X的取值范围为0.05-0.20，且非故意掺杂AlxGa(1_x)N层107的厚度范围为10~40nm，较佳的，非故意掺杂AlxGa(1_x)N层107中x的取值范围为0.08-0.15，且非故意掺杂AlxGa(1_x)N层107的厚度范围为20~30nm。
[0041]在本实施方式中，LED外延结构的制备方法还包括步骤:
在衬底100上生长缓冲层101 ；
这里，缓冲层101可为低温GaN缓冲层，具体的，可以将衬底100升至高温进行表面清洁后再降温生长缓冲层101。
[0042]在缓冲层101上生长非故意掺杂GaN层102。
[0043]这里，非故意掺杂GaN层102可为高温非故意掺杂GaN层，具体的，可在高温条件下形成所述非故意掺杂GaN层102。
[0044]需要说明的是，LED外延结构的制备方法的步骤并不以上述描述为限，本领域技术人员可以根据实际情况做适当调整。
[0045]在本实施方式中，在生长完各层结构后，还需利用ICP工艺对LED外延结构表面的部分区域进行刻蚀，直至露出N型GaN层103，然后在该露出的N型GaN层103上沉积金属，以形成η电极200。而后在其余的LED外延结构表面生长ΙΤ0109并沉积金属以形成ρ电极
201。上述步骤仅是一种实施方式，并不限定本发明的制备方法。
[0046]综上所述，本发明采用的AlxGa(1_x)N层具有较高能隙，从正极流出的空穴经过较高能隙的AlxGa(1_x)N层后会被均匀分散，然后空穴流到InGaN/GaN量子阱层中与电子复合而产生光子，如此，可提高发光均匀性，且无需借助复杂的芯片工艺就可以解决LED芯片中电流拥堵的问题。另外，本发明限定的AlxGa(1_x)N层的X取值范围及AlxGa(1_x)N层的厚度范围对空穴具有最佳迀移效果，避免因为AlxGa(1_x)N层的厚度问题或Al含量问题而阻碍空穴的横向扩展和纵向迀移。
[0047]应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
[0048]上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种LED外延结构，其特征在于，所述LED外延结构从下向上依次包括: 衬底，N型GaN层，InGaN/GaN量子阱层，电子阻挡层，P型GaN层，接触层；所述P型GaN层和所述接触层之间还生长有空穴扩展层。2.根据权利要求1所述的LED外延结构，其特征在于，所述空穴扩展层为AlxGa(1_x)N层。3.根据权利要求2所述的LED外延结构，其特征在于，所述AlxGa(1_x)N层为非故意掺杂的 AlxGa(^x)N 层。4.根据权利要求2所述的LED外延结构，其特征在于，所述AlxGa(1_x)N层中x的取值范围为 0.05-0.20。5.根据权利要求4所述的LED外延结构，其特征在于，所述AlxGa(1_x)N层中x的取值范围为 0.08-0.15。6.根据权利要求2所述的LED外延结构，其特征在于，所述AlxGa(1_x)N层的厚度范围为10?40nm。7.根据权利要求6所述的LED外延结构，其特征在于，所述AlxGa(1_x)N层的厚度范围为20?30nmo8.根据权利要求1所述的LED外延结构，其特征在于，所述衬底及所述N型GaN层之间由下而上还依次包括缓冲层及非故意掺杂GaN层。9.一种LED外延结构的制备方法，其特征在于， 提供一衬底； 在所述衬底上生长N型GaN层； 在所述N型GaN层上生长InGaN/GaN量子阱层； 在所述InGaN/GaN量子阱层上生长电子阻挡层； 在所述电子阻挡层上生长P型GaN层； 在所述P型GaN层上生长空穴扩展层； 在所述空穴扩展层上生长接触层。10.根据权利要求9所述的LED外延结构的制备方法，其特征在于，“在所述P型GaN层上生长空穴扩展层”具体为: 在温度范围为900°C ~940°C、压力范围为100~400mbar条件下，以順3为N源，\和H2的混合气体为载气，控制队和H 2的流量比范围为1:2~2:1，在P型GaN层上生长厚度范围为10~40nm的非故意掺杂的AlxGa(1_x)N层，AlxGa(1_x)N层中x的取值范围为0.05-0.20。
【专利摘要】本发明提供一种LED外延结构及其制备方法，LED外延结构从下向上依次包括衬底，N型GaN层，InGaN/GaN量子阱层，电子阻挡层，P型GaN层，接触层；P型GaN层和接触层之间还生长有空穴扩展层。空穴扩展层为非故意掺杂的AlxGa(1-x)N层，AlxGa(1-x)N层中x的取值范围为0.05~0.20，AlxGa(1-x)N层的厚度范围为10~40nm。本发明的AlxGa(1-x)N层具有较高能隙，从正极流出的空穴经过AlxGa(1-x)N层后会被均匀分散，然后空穴流到InGaN/GaN量子阱层中与电子复合而产生光子，可提高发光均匀性，且无需借助复杂的芯片工艺就可以解决LED芯片中电流拥堵的问题。
【IPC分类】H01L33/00, H01L33/14
【公开号】CN104900776
【申请号】CN201510366989
【发明人】冯猛, 陈立人, 刘恒山
【申请人】聚灿光电科技股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月29日