新型发光二极管外延片及其制备方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及发光二极管(英文Light Emitting D1de，简称LED)领域，特别涉及一种新型发光二极管外延片及其制备方法。
【背景技术】
[0002]LED作为一种高效、绿色环保的新型固态照明光源，具有体积小、重量轻、寿命长、可靠性高及使用功耗低等优点，因而在照明领域得到了广泛的应用，同时LED在手机、显示屏等背光方面的应用也愈来愈热门。现有的GaN基LED芯片结构包括衬底、缓冲层、N型GaN层、多量子阱层、P型GaN层等。
[0003]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:
[0004]由于应用在背光上的发光二极管芯片的特点是细长型的，该特性决定其横向电流扩展能力比其它类型应用的芯片要差很多，所以如何提高背光芯片的横向扩展能力以改善发光分布的均匀性迫在眉睫。
【发明内容】
[0005]为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种新型发光二极管外延片及其制备方法。所述技术方案如下:
[0006]第一方面，本发明实施例提供了一种新型发光二极管外延片，所述新型发光二极管外延片包括:衬底，以及依次覆盖在所述衬底上的u型GaN层、N型GaN层、多量子阱有源层和P型GaN载流子层，所述多量子阱有源层包括交替生长的多个InGaN阱层和多个GaN皇层；
[0007]所述新型发光二极管外延片还包括:设置在所述N型GaN层和所述多量子阱有源层之间的电流扩展层，所述电流扩展层的结构为η个周期的GaN/Al xGaN/A I yGaN ,0.1 <x<
0.35，沿所述N型GaN层到所述多量子阱有源层的方向，y的取值按如下方式变化:从X递减到O，η为正整数。
[0008]在本发明实施例的一种实现方式中，210。
[0009]在本发明实施例的另一种实现方式中，每个周期中GaN的厚度dl:5nm<dl <30nm，每个周期中AlxGaN和AlyGaN的厚度均为d2:3nm<d2 < 15nm。
[0010]在本发明实施例的另一种实现方式中，在所述电流扩展层中，GaN的掺Si量ml为:Osccm < ml < 30sccm，AlxGaN和AlyGaN层的惨Si量均为m2: 1sccm < m2 < 30sccm。
[0011]在本发明实施例的另一种实现方式中，所述u型GaN层的厚度为I?4um。
[0012]第二方面，本发明实施例还提供了一种新型发光二极管外延片制备方法，所述方法包括:
[0013]提供一衬底；
[0014]在所述衬底上依次生长u型GaN层和N型GaN层；
[0015]在所述N型GaN层上生长电流扩展层，所述电流扩展层的结构为η个周期的GaN/AlxGaN/AlyGaN，0.1 < x < 0.35，沿所述N型GaN层到多量子阱有源层的方向，y的取值按如下方式变化:从X递减到O，η为正整数；
[0016]在所述电流扩展层上生长所述多量子阱有源层，所述多量子阱有源层包括交替生长的多个InGaN阱层和多个GaN皇层；
[0017]在所述多量子阱有源层上生长P型GaN载流子层。
[0018]在本发明实施例的一种实现方式中，2Sng 10。
[0019]在本发明实施例的另一种实现方式中，每个周期中GaN的厚度dl:5nm<dl <30nm，每个周期中AlxGaN和AlyGaN的厚度均为d2:3nm<d2 < 15nm。
[0020]在本发明实施例的另一种实现方式中，在所述电流扩展层中，GaN的掺Si量ml为:Osccm < ml < 30sccm，AlxGaN和AlyGaN层的惨Si量均为m2: 1sccm < m2 < 30sccm。
[0021]在本发明实施例的另一种实现方式中，所述u型GaN层的厚度为I?4um。
[0022]本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
[0023]本发明提供的外延片包括:衬底，和依次覆盖在衬底上的u型GaN层、N型GaN层、多量子阱有源层以及P型GaN载流子层，该外延片还包括:设置在N型GaN层和多量子阱有源层之间的电流扩展层，电流扩展层的结构为η个周期的GaN/AlxGaN/AlyGaN，其中GaN为低掺Si或者不掺Si的GaN层，AlxGaN和AlyGaN层均掺杂少量Si ,AlxGaN层为Al组分为X的AlxGaN层，AlyGaN层为Al组分为y的AlyGaN层，0.1 < x < 0.35，沿N型GaN层到多量子阱有源层的方向，y从X递减到0，一方面，因为AlGaN能带较高，电子不易通过起到阻挡作用，使电流横向扩展能力增加，同时，AlGaN层的电阻也较好，进一步增加电流的横向扩展能力，通过这种结构优化生长的外延片横向电流扩展得到明显的改善，进而使得发光均匀性得到改善，大大提高发光亮度;另一方面，由于AlGaN不容易生长，容易长坏影响亮度，所以控紳VlyGaN中y从X递减到0，可以避免AlGaN长坏影响亮度。
【附图说明】
[0024]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。
[0025]图1是本发明实施例提供的新型发光二极管外延片的结构示意图；
[0026]图2是本发明实施例提供的新型发光二极管外延片制备方法的流程图。
【具体实施方式】
[0027]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。
[0028]图1是本发明实施例提供的一种新型发光二极管外延片的结构示意图，适用于蓝绿光波的GaN基LED，参见图1，该新型发光二极管外延片包括:衬底100，以及依次覆盖在衬底100上的u型GaN层101、N型GaN层102、多量子阱有源层103、以及P型GaN载流子层104，该多量子阱有源层103包括:交替生长的多个InGaN阱层和多个GaN皇层。
[0029]其中，新型发光二极管外延片还包括:设置在N型GaN层102和多量子阱有源层103之间的电流扩展层1 5，电流扩展层1 5的结构为η个周期的GaN/A I xGaN/A I yGaN，0.1 < X <0.35，沿N型GaN层到多量子阱有源层的方向，y的取值按如下方式变化:从X递减到O，n为正整数。
[0030]其中，y的数值可以按照固定差值减小。
[0031]在本发明中，该外延片包括:设置在N型GaN层和多量子阱有源层之间的电流扩展层，电流扩展层的结构为η个周期的GaN/AlxGaN/AlyGaN，其中GaN为低掺Si或者不掺Si的GaN层，AlxGaN和AlyGaN层均掺杂少量Si ,AlxGaN层为Al组分为X的AlxGaN层，AlyGaN层为Al组分为y的AlyGaN层，0.1 <x<0.35，沿N型GaN层到多量子阱有源层的方向，yWx递减到O，通过这种结构优化生长的外延片横向电流扩展得到明显的改善，进而使得发光均匀性得到改善，大大提高发光亮度。
[0032]可选地，2 Sn <10。采用上述范围的η值，既可以避免由于η太大时，由于AlGaN晶体不容易生长，容易长坏影响亮度的问题;又可以避免由于η太小，对发光均匀性的改善起不到作用的问题。
[0033]优选地，η为8。
[0034]可选地，每个周期中GaN的厚度dl:5nm<dl <30nm，每个周期中AlxGaN和AlyGaN的厚度均为d2:3nm< d2 < 15nm。其中，dl大于d2，这样对电流的横向扩展有一定的作用，其次dl大于d2可以改善由于AlGaN材料造成的晶体质量偏差。
[0035]优选地，dl为 10nm，d2 为 5nm。
[0036]可选地，在电流扩展层中，GaN的惨Si量ml为:Osccm < ml < 30sccm，AlxGaN和AlyGaN层的掺Si量均为m2:1OsccmS m2 <30sccm。其中，GaN少量掺杂或者不掺杂，掺杂浓度低电阻大，能够起到横向电流扩展作用。
[0037]优选地，ml为20sccm，m2为1sccm，GaN适当掺杂Si在提高晶体质量的同时降低电压。AlGaN层通过上述掺Si量的掺杂可以进一步改善横向电流扩展。
[0038]其中，InGaN讲层和GaN皇层的层数均为6。
[0039]进一步地，u型GaN层101的厚度为I?4μπι(优选2μπι)，Ν型GaN层102的厚度为I?4μπι(优选2μηι)，InGaN讲层的厚度为2.8?3.8nm(优选为3?3.5nm)，GaN皇层的厚度为6nm?20nm(优选为8?15nm)载流子层104的厚度为100?500nm(优选200nm)。
[0040]在本实施例中，衬底100包括但不限于蓝宝石衬底。
[0041 ]本发明提供的外延片包括:衬底，和依次覆盖在衬底上的u型GaN层、N型GaN层、多量子阱有源层以及P型GaN载流子层，该外延片还包括:设置在N型GaN层和多量子阱有源层之间的电流扩展层，电流扩展层的结构为η个周期的GaN/AlxGaN/AlyGaN，其中GaN为低掺Si或者不掺Si的GaN层，AlxGaN和AlyGaN层均掺杂少量Si ,AlxGaN层为Al组分为X的AlxGaN层，AlyGaN层为Al组分为y