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；
[0044] 在非对称超晶格层50上生长P型GaN层60。
[0045] 其中，本实用新型中非对称超晶格层的生长温度为600°C~1000°C，生长压力为 50~900mbar。
[0046] 以下结合【具体实施方式】对本实用新型作进一步说明。
[0047] 在本实施方式中，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：
[0048] 1、提供一衬底。
[0049] 优选地，该衬底为蓝宝石衬底，先在高温低压下热处理10~30分钟，然后降至低温 通入nh3，对表面进行氮化处理。
[0050] 2、在蓝宝石衬底上外延生长GaN缓冲层（或A1N缓冲层）。
[0051] 本实施方式中GaN缓冲层包括低温GaN缓冲层和高温GaN缓冲层：
[0052] 首先控制温度在450°C~650°C之间，生长15nm~35nm厚的低温GaN缓冲层；
[0053] 然后控制温度在1000°C~1200°C之间，生长0. 5um~4um厚的高温GaN缓冲层。
[0054] 3、在GaN缓冲层上外延生长N型GaN层。
[0055] 4、在N型GaN层上外延生长量子阱层。
[0056] 5、在量子阱的上逐层生长非对称AlxInyGa(1_x_y)N/GaN的超晶格层，生长温度为 600°C~1000°C，生长压力为 50~900mbar〇 〇
[0057] 本实施方式中，依次生长的AUrid^GadiN层和GaN层作为一个周期，循环生长 10个周期。
[0058] Alaulnd^Ga^N从10nm逐渐减薄至lnm，GaN层从lnm逐渐加厚至10nm，且每个 周期中，A1Q. 12InQ.Q3GaQ. 85N层和GaN层的厚度之和保持为1lnm。
[0059] 在AWn^Ga^N生长过程中，通过调整二茂镁（Mg(C5H5)2)的浓度，使得Mg的 掺杂控制在8E19atom/cm3,GaN层为非故意掺杂。
[0060] 6、最后，外延生长20~100nm厚的P型GaN层。
[0061] 本实施方式中采用AWnc^Gac^N/GaN超晶格结构，减少了对空穴纵向迀移的 限制，提尚了空穴的注入效率，且厚度递变的Alaulnu^Gad.85N层还可以阶梯状地逐步帮助 空穴横向扩展。
[0062] 现有技术中为对称AlxInyGaa_x_y)N/GaN的超晶格层，如每个周期中Al。.i2ln(i.ci3Gaci.85N 层和GaN 层的厚度均为 5. 5nm〇
[0063] 本实施方式和现有技术中两种结构采用相同芯片制程，在相同的测试条件下(驱 动电流150mA)进行测试，具体数据参下表所示。
[0064]
[0065] 由上表可得，本实施方式中非对称超晶格结构的驱动电压（VF1)降低了 0? 1V(3%)，而LED发光亮度（L0P)提升了 7. 6mW(5%)。
[0066] 上述实施方式仅仅为一优选实施方式，在其他实施方式中AlxInyGa(1_x_y)N/GaN超 晶格层的周期数、AlxInyGau_x_y)N/GaN超晶格层的厚度、AlxInyGaa_x_y)N中x、y的取值、p型 掺杂的种类和浓度等均可以根据需求设置为其他数值或种类，在此不再进一步赘述。
[0067] 由以上技术方案可以看出，本实用新型采用非对称的AlxInyGaa_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。
[0068] 对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而 且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新 型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新 型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含 义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制 所涉及的权利要求。
[0069] 此外，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，各实施例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。
【主权项】
1. 一种具有非对称超晶格层的GaN基LED外延结构，其特征在于，所述GaN基LED外延 结构从下向上依次包括： 衬底； 位于衬底上的氮化物缓冲层； 位于氮化物缓冲层上的N型GaN层； 位于N型GaN层上的量子阱层； 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AlxInyGa(1_x_y)N/GaN超晶格层，一个AlxInyGa(1_x_ y)N层和一个GaN层作为一个周期，不同周期 中AlxInyGa(1_x_ y)N层和GaN层的总厚度不变，AlxInyGa(1_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； 位于非对称超晶格层上的P型GaN层。2. 根据权利要求1所述的GaN基LED外延结构，其特征在于，所述非对称超晶格层包括 3~30个周期。3. 根据权利要求1所述的GaN基LED外延结构，其特征在于，所述非对称超晶格层中所 有AlxInyGa(1_x_y)N层的Al组分X和In组分y是固定值，且x、y满足O彡X彡1，0彡y彡1， O^ (x+y) ^ 1 〇4. 根据权利要求1所述的GaN基LED外延结构，其特征在于，所述AlxInyGa(1_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)N层和 GaN层的两层厚度之和为l~20nm〇5. 根据权利要求1所述的GaN基LED外延结构，其特征在于，所述非对称超晶格层中， 不同周期中△1!￡111#&(1_"0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。6. 根据权利要求1所述的GaN基LED外延结构，其特征在于，所述非对称超晶格层中的 AlxInyGa(1_x_ y)N层和/或GaN层为p型掺杂。7. 根据权利要求6所述的GaN基LED外延结构，其特征在于，所述非对称超晶格层中的 AlxInyGa(1_x_ y)N层和GaN层均为p型惨杂，惨杂浓度为lE18atom/cm3~lE21atom/cm3。8. 根据权利要求1所述的GaN基LED外延结构，其特征在于，所述氮化物缓冲层为GaN 缓冲层或AlN缓冲层。
【专利摘要】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，GaN基LED外延结构从下向上依次包括：衬底；氮化物缓冲层；N型GaN层；量子阱层；非对称超晶格层；P型GaN层。其中，非对称超晶格层为若干依次层叠的AlxInyGa(1-x-y)N/GaN超晶格层，不同周期中AlxInyGa(1-x-y)N层和GaN层的总厚度不变，AlxInyGa(1-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。本实用新型中非对称超晶格层减少了对空穴纵向迁移的限制，提高了空穴的注入效率，且厚度递变的AlxInyGa(1-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。
【IPC分类】H01L33/06
【公开号】CN204668343
【申请号】CN201520319752
【发明人】冯猛, 刘恒山, 蔡睿彦, 陈立人
【申请人】聚灿光电科技股份有限公司
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年5月18日