一种具有高亮度红黄光mini外延片及其制备方法与流程

本发明涉及光电子，具体为一种具有高亮度红黄光mini外延片及其制备方法。

背景技术：

1、在近年来，led是近年来发展迅速，led在照明、交通显示、通信、背光灯领域占有重要地位，led的尺寸也向小尺寸发展，mini-led可作为背光源应用于大尺寸显示屏、智能手机和笔记本等产品，发展前景广阔。

2、根据我们现有的mini产品，外延层包括gaas衬底、gaas-buffer、腐蚀截止层、gaas欧姆接触层、algainp电流扩展层、alinp限制层、mqw、p-ainp限制层、过渡层、较厚的gap窗口层。管芯端去除gaas衬底至腐蚀截止层，将n面电极图形镀在gaas欧姆接触层上，将一侧从gaas欧姆接触层腐蚀至p-gap，将p面电极图形镀在p-gap上，在gap面进行粗化后与蓝宝石进行键合形成出光面。

3、在现有结构中，mini产品的n/p的电极制作于同侧，这会导致横向电流扩展较差，使得该结构中容易出现发光不均匀，亮度较低，芯片发热严重，老化趋于偏衰的现象。

4、因此，本发明设计了一种外延结构，可以有效改善横向电流扩展，芯片发热问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种具有高亮度红黄光mini外延片及其制备方法，通过在algainp过渡层上生长三层gap，使电流在高掺层尽可能走的更远，从而实现更加充分的电流扩展，提高发光亮度、提升亮度均匀性、改善老化，解决了上述背景技术中提出的问题。

2、本发明提供如下技术方案：一种具有高亮度红黄光mini外延片，包括gaas衬底、gaas-buffer层、腐蚀截至层、n侧欧姆接触层、电流扩展层、alinp限制层、mqw发光层、alinp限制层和gap层，所述gaas衬底的顶部连接有gaas-buffer层，所述gaas-buffer层的顶部连接有腐蚀截至层，所述腐蚀截至层的顶部连接有n侧欧姆接触层，所述n侧欧姆接触层的顶部设有电流扩展层，所述电流扩展层的顶部设有alinp限制层，所述alinp限制层的顶部设有mqw发光层，所述mqw发光层的顶部设有alinp限制层，所述alinp限制层的顶部设有gap接触层，所述gap接触层的顶部设有gap电流横向扩展层，所述gap电流横向扩展层的顶部设有高速gap层，所述gap电流横向扩展层由高掺层和低掺层组成，且所述gap电流横向扩展层的顶端和底端均为高掺层，两个高掺层的内侧为低掺层。

3、优选的，所述腐蚀截至层的材料为gainp，所述腐蚀截至层的厚度为300nm-500nm。

4、优选的，所述电流扩展层的材料为algainp，所述电流扩展层的厚度为1um-4um。

5、优选的，所述alinp限制层的厚度为200nm-600nm，所述gap电流横向扩展层的厚度为3um-5um，所述高掺层和低掺层的厚度均为0.3um，所述高速gap层的厚度为1um-3um。

6、优选的，所述alinp限制层的厚度为200nm-600nm，所述alinp限制层和gap接触层之间生长两层不同组分的alxga1-xinp作为过渡层，且两层x的范围分别为0.4≤x≤0.6和0.1≤x≤0.2，所述gap接触层的厚度为500nm-1000nm。

7、一种具有高亮度红黄光mini外延片的制备方法，包括以下步骤：

8、步骤一、将gaas衬底放在mocvd设备生长室内，通入h2与ash3，温度升高至740℃-790℃，进行高温处理5-10min；

9、步骤二、将温度降至640℃-680℃，生长gaas的buffer层，厚度为100nm-300nm；

10、步骤三、在步骤二上生长gainp材料，作为腐蚀截至层，厚度为300nm-500nm；

11、步骤四、在步骤三上生长gaas欧姆接触层，si掺杂量为2e18-3e18，厚度为30nm-80nm；

12、步骤五、在步骤四上生长电流扩展层，材料为algainp，si掺杂量为1e18-2e18，厚度为1um-4um；

13、步骤六、在步骤五上生长n型限制层，材料为alinp，si掺杂量为5e17-1e18，厚度为200nm-600nm；

14、步骤七、在步骤六上生长量子阱；

15、步骤八、在步骤七上生长p型限制层，材料为alinp材料，mg掺杂量为5e17-1e18，厚度为200nm-600nm；

16、步骤九、在步骤八上生长p型过渡层，材料为algainp材料，厚度为30nm-50nm；

17、步骤十、在步骤九上生长p型gap接触层，材料为gap材料，mg掺杂量为2e18-4e18，厚度为500nm-1000nm；

18、步骤十一、在步骤十上生长高低掺间隔gap层，材料为gap材料，高掺在2e18-4e18，低掺在5e17-1e18，高掺与低掺gap的厚度都是0.3um，并且掺杂量从高到低分布，厚度为3um-5um；

19、步骤十二、在步骤十一上生长高速gap1，掺杂在5e17-1e18，厚度在1um-3um。

20、优选的，所述步骤十一中高低掺间隔gap层的掺杂量差>1e18。

21、优选的，所述步骤七中生长的量子阱结构，根据波段不同，可选的阱垒材料有algainp/algainp、gainp/algainp、algainp/alinp，阱的厚度为5nm-7nm，垒的厚度为6nm-8nm，量子阱对数根据波段不同选用10对到40对不等。

22、与现有技术对比，本发明具备以下有益效果：

23、1、该具有高亮度红黄光mini外延片及其制备方法，通过在algainp过渡层上生长三层gap：gap接触层、高低掺间隔gap层和高速gap层，高低掺间隔gap的掺杂量差>1e18，使电流在高掺层尽可能走的更远，从而实现更加充分的电流扩展，提高发光亮度、提升亮度均匀性、改善老化，且可以减薄gap的生长厚度，降低成本。

24、2、该具有高亮度红黄光mini外延片及其制备方法，通过对gap的掺杂进行高低掺间隔生长，并且调试掺杂实现从高到低的空穴溶度，实现了高电流扩展能力gap的生长和高亮度红黄光mini外延片的制备。

技术特征：

1.一种具有高亮度红黄光mini外延片，包括gaas衬底(l11)、gaas-buffer层(l10)、腐蚀截至层(l09)、n侧欧姆接触层(l08)、电流扩展层(l07)、alinp限制层(l06)、mqw发光层(l05)和alinp限制层(l04)，所述gaas衬底(l11)的顶部连接有gaas-buffer层(l10)，所述gaas-buffer层(l10)的顶部连接有腐蚀截至层(l09)，所述腐蚀截至层(l09)的顶部连接有n侧欧姆接触层(l08)，所述n侧欧姆接触层(l08)的顶部设有电流扩展层(l07)，所述电流扩展层(l07)的顶部设有alinp限制层(l06)，所述alinp限制层(l06)的顶部设有mqw发光层(l05)，所述mqw发光层(l05)的顶部设有alinp限制层(l04)，其特征在于：所述alinp限制层(l04)的顶部设有gap接触层(l03)，所述gap接触层(l03)的顶部设有gap电流横向扩展层(l02)，所述gap电流横向扩展层(l02)的顶部设有高速gap层(l01)，所述gap电流横向扩展层(l02)由高掺层和低掺层组成，且所述gap电流横向扩展层(l02)的顶端和底端均为高掺层，两个高掺层的内侧为低掺层。

2.根据权利要求1所述的一种具有高亮度红黄光mini外延片，其特征在于：所述腐蚀截至层(l09)的材料为gainp，所述腐蚀截至层(l09)的厚度为300nm-500nm。

3.根据权利要求1所述的一种具有高亮度红黄光mini外延片，其特征在于：所述电流扩展层(l07)的材料为algainp，所述电流扩展层(l07)的厚度为1um-4um。

4.根据权利要求1所述的一种具有高亮度红黄光mini外延片，其特征在于：所述alinp限制层(l06)的厚度为200nm-600nm，所述gap电流横向扩展层(l02)的厚度为3um-5um，所述高掺层和低掺层的厚度均为0.3um，所述高速gap层(l01)的厚度为1um-3um。

5.根据权利要求1所述的一种具有高亮度红黄光mini外延片，其特征在于：所述alinp限制层(l04)的厚度为200nm-600nm，所述alinp限制层(l04)和gap接触层(l03)之间生长两层不同组分的alxga1-xinp作为过渡层，且两层x的范围分别为0.4≤x≤0.6和0.1≤x≤0.2，所述gap接触层(l03)的厚度为500nm-1000nm。

6.根据权利要求1-5任一所述的一种具有高亮度红黄光mini外延片的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种具有高亮度红黄光mini外延片的制备方法，其特征在于：所述步骤十一中高低掺间隔gap层的掺杂量差>1e18。

8.根据权利要求6所述的一种具有高亮度红黄光mini外延片的制备方法，其特征在于：所述步骤七中生长的量子阱结构，根据波段不同，可选的阱垒材料有algainp/algainp、gainp/algainp、algainp/alinp，阱的厚度为5nm-7nm，垒的厚度为6nm-8nm，量子阱对数根据波段不同选用10对到40对不等。

技术总结
本发明涉及光电子技术领域，且公开了一种具有高亮度红黄光mini外延片，包括GaAs衬底、GaAs‑buffer层、腐蚀截至层、N侧欧姆接触层、电流扩展层、AlInP限制层、MQW发光层、AlInP限制层和GaP层，所述AlInP限制层的顶部设有GaP接触层，所述GaP接触层的顶部设有GaP电流横向扩展层，所述GaP电流横向扩展层的顶部设有高速GaP层。该具有高亮度红黄光mini外延片及其制备方法，通过在AlGaInP过渡层上生长三层GaP：GaP接触层、高低掺间隔GaP层和高速GaP层，高低掺间隔GaP的掺杂量差>1E18，使电流在高掺层尽可能走的更远，从而实现更加充分的电流扩展，提高发光亮度、提升亮度均匀性、改善老化，且可以减薄GaP的生长厚度，降低成本。

技术研发人员：邓桃,刘春华,范洋洋,张新,于军
受保护的技术使用者：山东华光光电子股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31