具有非对称超晶格层的GaN基LED外延结构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及半导体发光器件技术领域，尤其涉及一种具有非对称超晶格层的 GaN基LED外延结构。
【背景技术】
[0002] 发光二极管（Light-EmittingDiode，LED)是一种能发光的半导体电子元件。这种 电子元件早在1962年出现，早期只能发出低光度的红光，之后发展出其他单色光的版本， 时至今日能发出的光已遍及可见光、红外线及紫外线，光度也提高到相当的光度。而用途 也由初时作为指示灯、显示板等；随着技术的不断进步，发光二极管已被广泛的应用于显示 器、电视机采光装饰和照明。
[0003] 尽管高亮度LED芯片已经大规模商业化，其市场占有率也逐年增加。然而，其发光 效率会随着注入电流增加显著下降（即droop效应)，其物理机制较多，但漏电流效应是其中 的一个重要部分。在InGaN/GaN LED中，由于Mg的活化效率低，且空穴有效质量大导致空 穴的纵向迀移速度慢，而电子的纵向迀移速度快，很容易越过势皇从InGaN/GaN的有源层 逃逸到P型区，形成漏电流。采用AlGaN/GaN超晶格结构，由于AlGaN的带隙高，可有效抑 制电子的溢流。然而，其对空穴的活化以及横向扩展能力有阻碍，不利于提升LED的整体发 光效率。
[0004] 因此，针对上述技术问题，有必要提供一种具有非对称超晶格层的GaN基LED外延 结构。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型的目的在于提供一种具有非对称超晶格层的GaN基LED外延结构。
[0006] 为了实现上述目的，本实用新型实施例提供的技术方案如下：
[0007] -种具有非对称超晶格层的GaN基LED外延结构，所述GaN基LED外延结构从下 向上依次包括：
[0008]衬底；
[0009] 位于衬底上的氮化物缓冲层；
[0010] 位于氮化物缓冲层上的N型GaN层；
[0011] 位于N型GaN层上的量子阱层；
[0012] 位于量子阱层上的非对称超晶格层，所述非对称超晶格层为若干依次层叠的 AlxInyGau_x_y)N/GaN超晶格层，一个AlxInyGau_x_y)N层和一个GaN层作为一个周期，不同周期 中AlxInyGaa_x_y)N层和GaN层的总厚度不变，AlxInyGau_x_y)N层的厚度随着周期数逐渐减小， GaN层的厚度随着周期数逐渐增大；
[0013] 位于非对称超晶格层上的P型GaN层。
[0014] 作为本实用新型的进一步改进，所述非对称超晶格层包括3~30个周期。
[0015] 作为本实用新型的进一步改进，所述非对称超晶格层中所有AlxInyGau_x_y)N层的 A1组分x和In组分y是固定值，且x、y满足l，0<y< 1，0< (x+y) < 1。
[0016] 作为本实用新型的进一步改进，所述八1!￡11^&(1_ !￡_，层的厚度范围为0. 5~19. 5nm， GaN层的厚度范围为0. 5~19. 5nm，一个周期中AlxInyGa(1_x_y)N层和GaN层的两层厚度之和为l~20nm〇
[0017] 作为本实用新型的进一步改进，所述非对称超晶格层中，不同周期中AlxInyGau_x_y) N层的厚度随着周期数线性减小，不同周期中GaN层的厚度随着周期数线性增大。
[0018] 作为本实用新型的进一步改进，所述非对称超晶格层中的AlxInyGau_x_y)N层和/或 GaN层为p型掺杂。
[0019] 作为本实用新型的进一步改进，所述非对称超晶格层中的AlxInyGaa_x_y)N层和GaN 层均为p型惨杂，惨杂浓度为lE18atom/cm3~lE21atom/cm3。
[0020] 作为本实用新型的进一步改进，所述氮化物缓冲层为GaN缓冲层或A1N缓冲层。
[0021] 本实用新型的有益效果是：
[0022] 本实用新型采用非对称的AlxInyGau_x_y)N/GaN超晶格层p型结构，可以有效阻 挡电子向P型区溢流，减少了电子与空穴产生非辐射复合，减轻了在高电流密度下的发光 效率下降的问题，同时减少对空穴纵向迀移的限制，提高了空穴的注入效率，厚度递变的 AlxInyGau_x_y)N层还可以阶梯状地逐步帮助空穴横向扩展，提升LED器件的整体发光效率。
【附图说明】
[0023] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例 或现有技术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 是本实用新型中记载的一些实施例，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。
[0024] 图1为本实用新型GaN基LED外延结构的示意图。
【具体实施方式】
[0025] 为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实 用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然， 所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型 中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施 例，都应当属于本实用新型保护的范围。
[0026] 参图1所示，本实用新型公开了一种具有非对称超晶格层的GaN基LED外延结构， 从下向上依次包括：
[0027] 衬底10,衬底材料通常为蓝宝石衬底，也可以为其他衬底材料，如Si、SiC等；
[0028] 位于衬底10上的氮化物缓冲层20,其中氮化物缓冲层为GaN缓冲层或A1N缓冲 层。优选地，GaN缓冲层还可以包括低温条件下生长的低温GaN缓冲层和高温条件下生长 的高温GaN缓冲层；
[0029] 位于氮化物缓冲层20上的N型GaN层30;
[0030] 位于N型GaN层30上的量子阱层40 ;
[0031] 位于量子阱层40上的非对称超晶格层50 ;
[0032] 位于非对称超晶格层50上的P型GaN层60。
[0033] 其中，非对称超晶格层为若干依次层叠的AlxInyGaa_ x_y)N/GaN超晶格层，一个 AlxInyGau_ x_y)N层51和一个GaN层52作为一个周期，优选地，本实用新型中超晶格层包括 3~30个周期。
[0034]不同周期中AlxInyGaa_ x_y)N层 51 和GaN层 52 的总厚度不变，AlxInyGau_ x_y)N层 51 的厚度随着周期数逐渐减小，GaN层52的厚度随着周期数逐渐增大。如AlxInyGau_x_y)N层 的厚度范围为〇. 5~19. 5nm，GaN层的厚度范围为0. 5~19. 5nm，一个周期中AlxInyGa(1_x_y)P'^ 和GaN层的两层厚度之和为l~20nm。
[0035] 优选地，AlxInyGau_ x_y)N层的厚度随着周期数线性减小，GaN层的厚度随着周期数 线性增大，当然，AlxInyGau_ x_y)N层和GaN层也可以随着周期数非线性减小或增大。
[0036] 进一步地，本实用新型非对称超晶格层50中所有AlxInyGau_x_y)N层51的A1组分 x和In组分y是固定值，且x、y满足l，0<y< 1，0< (x+y) < 1。控制x、y的 取值，化合物AlxInyGaa_ x_y)N可以为AlInGaN、InGaN、AlGaN、AlInN或GaN。
[0037] 非对称超晶格层中的AlxInyGa(1_ x_y)N层和GaN层为至少有一层为p型掺杂，两层 均为P型掺杂时，掺杂浓度可以相同，也可以不同，优选地，掺杂浓度为lE18atom/cm3~lE21 atom/cm3〇
[0038] 相应地，本实用新型还公开一种具有非对称超晶格层的GaN基LED外延结构的制 备方法，具体包括：
[0039] 提供一衬底10 ;
[0040] 在衬底10上生长氮化物缓冲层20 ;
[0041] 在氮化物缓冲层20上生长N型GaN层30 ;
[0042] 在N型GaN层30上生长量子阱层40;
[0043] 在量子阱层40上生长非对称超晶格层50,非对