发光二极管外延片及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及发光二极管领域，特别涉及一种发光二极管外延片及其制作方法。
【背景技术】
[0002]LED作为光电子产业中极具影响力的新产品，LED具有体积小、使用寿命长、颜色丰富多彩、能耗低等特点，广泛应用于照明、显示屏、信号灯、背光源、玩具等领域。一般LED主要由支架、银胶、芯片、金线和环氧树脂组成。其中，芯片是LED的核心组件，它是由外延片经过多道工序加工而成。因此，外延片的结构决定了 LED的质量。
[0003]传统的GaN基外延片生长方法为在衬底层依次生长无掺杂的GaN层、N型层、多量子阱层和P型层。其中，N型层为主要的电子提供层，P型层为主要的空穴提供层，电子、空穴在多量子阱区进行辐射复合，发出光子释放能量。多量子阱层由量子阱层、量子皇层交替生长形成，是发光二极管的核心，也称有源区。
[0004]在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题:
[0005]传统的GaN基外延片中，N型层的电子在进入有源区时电流扩展不充分，影响外延片发光效率。
【发明内容】
[0006]为了解决现有技术中外延片电流扩展不充分的问题，本发明实施例提供了一种发光二极管外延片及其制作方法。所述技术方案如下:
[0007]一方面，本发明实施例提供了一种发光二极管外延片，包括衬底、依次形成在所述衬底上的非掺杂层、N型层、N型电流扩展层、多量子阱层和P型层；
[0008]所述N型电流扩展层包括AlGaN/n-GaN超晶格结构，所述AlGaN/n_GaN超晶格结构中AlGaN子层的Al的含量沿所述外延片的生长方向逐层增加，所述AlGaN子层中Al的含量为10% — 80%。
[0009]在本发明实施例的一种实现方式中，距离所述衬底最近的所述AlGaN子层的Al的含量为20%，且相邻的两个所述AlGaN子层的Al的含量差为10%。
[0010]在本发明实施例的另一种实现方式中，所述AlGaN/n-GaN超晶格结构中AlGaN子层的厚度为15nm，所述AlGaN/n-GaN超晶格结构中η-GaN子层的厚度为15nm。
[0011]在本发明实施例的另一种实现方式中，所述N型电流扩展层包括6个周期的AlGaN/n-GaN超晶格结构。
[0012]在本发明实施例的另一种实现方式中，所述N型电流扩展层的总电子浓度为3 X 118Cm 3O
[0013]另一方面，本发明实施例还提供了一种发光二极管外延片制作方法，所述方法包括:
[0014]提供一衬底；
[0015]依次在所述衬底上生长非掺杂层、N型层、N型电流扩展层、多量子阱层和P型层，所述N型电流扩展层包括AlGaN/n-GaN超晶格结构，所述AlGaN/n-GaN超晶格结构中AlGaN子层的Al的含量沿所述外延片的生长方向逐层增加，且各个所述AlGaN子层中Al的含量是按固定差值增加，所述AlGaN子层中Al的含量为10% — 80 %。
[0016]在本发明实施例的一种实现方式中，距离所述衬底最近的所述AlGaN子层的Al的含量为20%，且相邻的两个所述AlGaN子层的Al的含量差为10%
[0017]在本发明实施例的另一种实现方式中，所述AlGaN/n-GaN超晶格结构中AlGaN子层的厚度为15nm，所述AlGaN/n-GaN超晶格结构中η-GaN子层的厚度为15nm。
[0018]在本发明实施例的另一种实现方式中，所述N型电流扩展层包括6个周期的AlGaN/n-GaN超晶格结构。
[0019]在本发明实施例的另一种实现方式中，所述N型电流扩展层的总电子浓度为3 X 118Cm 3O
[0020]本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:首先，在N型层和多量子阱层之间设置AlGaN/n-GaN超晶格结构作为N型电流扩展层，AlGaN子层能带高，而η-GaN子层能带低，因此由AlGaN子层和n-GaN子层组成的超晶格结构具有一个高低相间的能带结构，电子在经过高能带的AlGaN子层时横向扩展，而经过低能带的n-GaN子层时进行聚集，在经过多次聚集和扩展后可以保证电子在进入多量子阱层之前得到充分扩展。其次，AlGaN/n-GaN超晶格结构中AlGaN子层的Al的含量沿外延片的生长方向逐层增加，且Al的含量保持在10% -80%之间，在靠近N型层一侧的AlGaN子层的Al的含量较低，较低Al含量的AlGaN子层与N型层的晶格常数相差较小，从而避免了晶格失配，而靠近多量子阱层一侧的AlGaN子层的Al的含量较高，保证了电子的充分扩展。另外，在本发明实施例中采用AlGaN子层和n-GaN子层组成超晶格结构，优点在于AlGaN和η-GaN晶格常数相近，相比于其他晶格常数相差较大的超晶格结构(如AlGaN/InGaN超晶格)，减少了晶格不匹配引入的缺陷，从而提尚LED外延片的晶体质量。
【附图说明】
[0021]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1是本发明实施例提供的一种发光二极管外延片的结构示意图；
[0023]图2是本发明实施例提供的一种发光二极管外延片的制作方法的流程图。
【具体实施方式】
[0024]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0025]图1是本发明实施例提供的一种发光二极管外延片的结构示意图，参见图1，该发光二极管外延片包括衬底101、依次形成在所述衬底101上的非掺杂层102、N型层103、N型电流扩展层104、多量子阱层105和P型层106。
[0026]所述N型电流扩展层104包括AlGaN/n-GaN超晶格结构，所述AlGaN/n-GaN超晶格结构中AlGaN子层的Al的含量沿所述外延片的生长方向逐层增加，所述AlGaN子层中Al的含量为10% — 80%。
[0027]其中，AlGaN子层为无掺杂层，n-GaN子层为Si或者Ge等元素掺杂的GaN层。首先，在N型层和多量子阱层之间设置AlGaN/n-GaN超晶格结构作为N型电流扩展层，AlGaN子层能带高，而n-GaN子层能带低，因此由AlGaN子层和η-GaN子层组成的超晶格结构具有一个高低相间的能带结构，电子在经过高能带的AlGaN子层时横向扩展，而经过低能带的n-GaN子层时进行聚集，在经过多次聚集和扩展后可以保证电子在进入多量子阱层之前得到充分扩展。其次，AlGaN/n-GaN超晶格结构中AlGaN子层的Al的含量沿外延片的生长方向逐层增加，且Al的含量保持在10% -80%之间，在靠近N型层一侧的AlGaN子层的Al的含量较低，较低Al含量的AlGaN子层与N型层的晶格常数相差较小，从而避免了晶格失配，而靠近多量子阱层一侧的AlGaN子层的Al的含量较高，保证了电子的充分扩展。另外，在本发明实施例中采用AlGaN子层和n-GaN子层组成超晶格结构，优点在于AlGaN和n_GaN晶格常数相近，相比于其他晶格常数相差较大的超晶格结构(如AlGaN/InGaN超晶格)，减少了晶格不匹配引入的缺陷，从而提高LED外延片的晶体质量。
[0028]优选地，距离所述衬底101最近的所述AlGaN子层的Al的含量为20%，相邻的两个所述AlGaN子层的Al的含量差为10%。上述优选参数，既能使得较低Al含量的AlGaN子层与N型层的晶格常数相差较小，从而避免了晶格失配，又能使得较高Al含量的AlGaN子层的扩展作用，保证了电子的充分扩展。
[0029]具体地，在本发明实施例中，N型电流扩展层104中的AlGaN子层和n_GaN子层的厚度可以相同，也可以不同；各层AlGaN子层或n-GaN子层的厚度可以相同，也可以不同。
[0030]优选地，AlGaN/n-GaN超晶格结构中各个AlGaN子层和各个n_GaN子层的厚度均相等，且各个AlGaN子层和各个n-GaN子层的厚度为15nm。当然，在实际中各个AlGaN子层和各个n-GaN子层的厚度可以根据实际生产需要设置。
[0031]具体地，在本发明实施例中，N型电流扩展层104包括2-20个周期的AlGaN/n-GaN超晶格结构，且每个周期中既可以是AlGaN子层更靠近N型层，也可以是η-GaN子层更靠近N