挡层105、厚度为150nm的Al0.gGa0.1NM质的P-型半导体材料传输层106和厚度为1nm的AlxGa1-xN材质的P-型欧姆接触层107，式中X从0.9线性渐变到O，从而沿着生长方向其晶格常数逐渐增加，并且禁带宽度逐渐减小。
[0034]上述本实施例的具有P-型欧姆接触层的发光二极管外延结构，其制备方法如下:
[0035]第一步，在MOCVD(即金属有机化合物化学气相沉淀)反应炉中，将蓝宝石衬底101在1200 0C进行烘烤，处理掉衬底表面异物；
[0036]第二步，在MOCVD反应炉中，在第一步处理后的衬底101表面沉积厚度为25nm的AlN材质的缓冲层102;
[0037]第三步，在MOCVD反应炉中，在第二步得到的缓冲层102上沉积厚度为4μπι的AlN材质的N-型半导体材料层103;
[0038]第四步，在MOCVD反应炉中，在第三步得到的N-型半导体材料层103上生长量子皇AlN厚度为1nm的量子阱AlQ.8GaQ.2N厚度为5nm的AlQ.8GaQ.2N/AlNl材质的多量子阱层104;
[0039]第五步，在MOCVD反应炉中，在第四步得到的多量子阱层104上生长厚度为50nm的AlN材质的P-型电子阻挡层105，和厚度为150nm的Al0.gGa0.1N材质的P-型半导体材料传输层106；
[0040]第六步，在MOCVD反应炉中，在第五步得到的P-型半导体材料传输层106上生长厚度为1nm的AlxGapxN材质的P-型欧姆接触层107，其中X从0.9线性渐变到O，且从而沿着生长方向其晶格常数逐渐增加，并且禁带宽度逐渐减小。
[0041 ] 实施例2
[0042]本实施例的具有P-型欧姆接触层的发光二极管外延结构，该结构从下至上顺序包括Si衬底101、厚度为1nm的AltL2In0.3Ga0.5N材质的缓冲层102、厚度为2μπι的Al0.1ln0.5Ga0.4N材质的N-型半导体材料层103、量子皇GaN厚度为1nm的量子阱In0.8Ga0.2N厚度为5nm的In0.8GaQ.2N/GaN材质的多量子阱层104、厚度为1nm的AlN材质的P-型电子阻挡层105、厚度为10nm的AlN材质的P-型半导体材料传输层106和厚度为150nm的AlxInyGa1-X—yN材质的P-型欧姆接触层107，式中，前10nm生长保持y = O，x从0.9非线性渐变到O ；后50nm生长保持x= 0，y从O非线性变化到0.1，整个P-型欧姆接触层107沿着生长方向其晶格常数逐渐增加，并且禁带宽度逐渐减小。
[0043]上述本实施例的具有P-型欧姆接触层的发光二极管外延结构，其制备方法如下:
[0044]第一步，在MOCVD(即金属有机化合物化学气相沉淀)反应炉中，将Si衬底101在1200 0C进行烘烤，处理掉衬底表面异物；
[0045]第二步，在MOCVD反应炉中，在第一步处理后的衬底101表面沉积厚度为1nm的Al0.2InQ.3Ga().5N 材质的缓冲层 102;
[0046]第三步，在MOCVD反应炉中，在第二步得到的缓冲层102上沉积厚度为2μπι的Al0.1ln0.5Ga0.4N材质的N-型半导体材料层103;
[0047]第四步，在MOCVD反应炉中，在第三步得到的N-型半导体材料层103上生长量子皇GaN厚度为1nm的量子阱In0.sGa0.2N厚度为5nm的In0.sGa0.2N/GaN材质的多量子阱层104 ；
[0048]第五步，在MOCVD反应炉中，在第四步得到的多量子阱层104上生长厚度为1nm的GaN材质的P-型电子阻挡层105，和厚度为10nm的AlN材质的P-型半导体材料传输层106;
[0049]第六步，在MOCVD反应炉中，在第五步得到的P-型半导体材料传输层106上生长厚度为150nm的AlxInyGa1-x—yN材质的P-型欧姆接触层107，式中，前10nm生长保持y = 0，x从
0.9非线性渐变到O;后50nm生长保持X = 0，y从O非线性变化到0.1，整个P-型欧姆接触层107沿着生长方向其晶格常数逐渐增加，并且禁带宽度逐渐减小。
[0050]实施例3
[0051]本实施例的具有P-型欧姆接触层的发光二极管外延结构，该结构从下至上顺序包括SiC衬底101、厚度为50nm的GaN材质的缓冲层102、厚度为8μπι的GaN材质的N-型半导体材料层103、量子皇GaN厚度为1nm的量子阱In0.sGa0.2Ν厚度为5nm的In0.sGa0.2N/GaN材质的多量子阱层104、厚度为10nm的AlQ.2GaQ.8N材质的P-型电子阻挡层105、厚度为500nm的GaN材质的P-型半导体材料传输层106和厚度为200nm的InxGa1-xN材质的P-型欧姆接触层107，式中，前10nm生长X从O线性渐变到0.2，后10nm生长X从0.2线性变化到I，从而沿着生长方向其晶格常数逐渐增加，并且禁带宽度逐渐减小。
[0052]上述本实施例的具有P-型欧姆接触层的发光二极管外延结构，其制备方法如下:
[0053]第一步，在MOCVD(即金属有机化合物化学气相沉淀)反应炉中，将SiC衬底101在1200 0C进行烘烤，处理掉衬底表面异物；
[0054]第二步，在MOCVD反应炉中，在第一步处理后的衬底101表面沉积厚度为50nm的GaN材质的缓冲层102;
[0055]第三步，在MOCVD反应炉中，在第二步得到的缓冲层102上沉积厚度为8μπι的GaN材质的N-型半导体材料层103;
[0056]第四步，在MOCVD反应炉中，在第三步得到的N-型半导体材料层103上生长量子皇GaN厚度为1nm的量子阱In0.sGa0.2N厚度为5nm的In0.sGa0.2N/GaN材质的多量子阱层104 ；
[0057]第五步，在MOCVD反应炉中，在第四步得到的多量子阱层104上生长厚度为10nm的Al0.2Ga0.8N材质的P-型电子阻挡层105，和厚度为500]11]1的631'1材质的？-型半导体材料传输层106；
[0058]第六步，在MOCVD反应炉中，在第五步得到的P-型半导体材料传输层106上生长厚度为20011111的111命1^材质的？-型欧姆接触层107，式中，前10011111生长1从0线性渐变到0.2，后10nm生长X从0.2线性变化到I，从而沿着生长方向其晶格常数逐渐增加，并且禁带宽度逐渐减小。
[0059]实施例4
[0060]除衬底101为AlN之外，其他同实施例1。
[0061 ] 实施例5
[0062]除衬底101为石英玻璃之外，其他同实施例2。
[0063]实施例6
[0064]除衬底101为GaN之外，其他同实施例3。
[0065]实施例中所涉及的原材料均可通过公知途径获得，其制备方法中的操作工艺是本技术领域的技术人员能够掌握的。
【主权项】
1.具有P-型欧姆接触层的发光二极管外延结构，其特征在于:该结构从下至上顺序包括衬底、缓冲层、N-型半导体材料层、多量子阱层、P-型电子阻挡层、P-型半导体材料传输层和P-型欧姆接触层，其中，P-型欧姆接触层的组成为AlxInyGa1^yN，其中0<x<l，0<y<l，O <l-x-y，并且组分量是渐变的，沿着生长方向其晶格常数逐渐增加，并且禁带宽度逐渐减小。2.根据权利要求1所述具有P-型欧姆接触层的发光二极管外延结构，其特征在于:所述衬底为蓝宝石、S1、SiC、AlN、石英玻璃或GaN。3.根据权利要求1所述具有P-型欧姆接触层的发光二极管外延结构，其特征在于:所述缓冲层的材质为AlxlInylGa1-xl—ylN，式中，O < xl < 1,0 < yl < 1,0 < 1-xl-yl，厚度为10?50nm。4.根据权利要求1所述具有P-型欧姆接触层的发光二极管外延结构，其特征在于:所述N-型半导体材料层的材质为 AlxlInylGal—xl—ylN，式中，Ogxl < I, 0<yl < I, O < 1-xl-yl,厚度为2?8μηι。5.根据权利要求1所述具有P-型欧姆接触层的发光二极管外延结构，其特征在于:所述P-型电子阻挡层的材质为 AlxlInylGa1-xl—ylN，式中,0<xl < I, 0<yl < I, 0< 1-xl-yl，厚度为10?lOOnm。6.根据权利要求1所述具有P-型欧姆接触层的发光二极管外延结构，其特征在于:所述P型半导体材料传输层的材质为AlxlInylGa1-xl—ylN，式中，0<xl < I, 0<yl < I, O < 1-xl-yl ，厚度为100?500nmo7.根据权利要求1所述具有P-型欧姆接触层的发光二极管外延结构，其特征在于:所述P-型欧姆接触层的组成为AlxInyGa1TyN,其组分量是线性渐变的。8.根据权利要求1所述具有P-型欧姆接触层的发光二极管外延结构，其特征在于:所述P-型欧姆接触层的组成为AlxInyGanyN,其组分量是非线性渐变的。9.根据权利要求1所述具有P-型欧姆接触层的发光二极管外延结构，其特征在于:所述P-型欧姆接触层的厚度为I Onm?200nm。
【专利摘要】本发明具有P-型欧姆接触层的发光二极管外延结构，涉及以电极为特征的至少有一个电位跃变势垒或表面势垒的专门适用于光发射的半导体器件，该结构从下至上顺序包括衬底、缓冲层、N-型半导体材料层、多量子阱层、P-型电子阻挡层、P-型半导体材料传输层和P-型欧姆接触层，其中，P-型欧姆接触层的组成为AlxInyGa1-x-yN,其中0≤x＜1，0≤y＜1，0≤１-ｘ-y，并且组分量是渐变的，沿着生长方向其晶格常数逐渐增加，并且禁带宽度逐渐减小。本发明克服了现有技术存在的宽禁氮化物半导体难于形成P型欧姆接触和空穴供应困难的缺陷，提高了LED的发光效率。
【IPC分类】H01L33/02, H01L33/36, H01L33/40
【公开号】CN105702829
【申请号】CN201610257517
【发明人】张紫辉, 张勇辉, 毕文刚, 徐庶, 耿翀
【申请人】河北工业大学
【公开日】2016年6月22日
【申请日】2016年4月22日