表面粗化的LED外延片及其制备方法、LED与流程

表面粗化的led外延片及其制备方法、led
技术领域
1.本发明涉及半导体光电器件领域，尤其涉及一种表面粗化的led外延片及其制备方法、led。


背景技术：

2.近年来，作为具有优良特性的第三代半导体gan，其具有带隙宽、击穿电场高、电子饱和漂移速度高、电子迁移速率快等优点而备受关注，而非故意掺杂的gan的n型本地载流子浓度较高，p型掺杂一直以来都是非常困难的，在解决gan基半导体材料的有效p型掺杂技术问题之后，由于其为固态发光体，其具有高效的能量转化率，节能环保，相应速率快等优势，现被广泛运用于光电子器件，尤其是在蓝绿发光二极管中。
3.随着外延工艺的不断优化，内量子效率已经达到了极限，而gan表层材料与空气之间的折射相差较大，容易在界面处形成全发射，造成外量子效率较低。目前，多数处理方案是通过湿法腐蚀的方式进行不同材料层之间的粗化处理，提升光出射概率，进而提升外量子效率。但湿法处理粗化效果较差。另一种方案是利用光刻技术，虽然其能形成纳米级的、形状的粗化结构，但其成本高。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题在于，提供一种表面粗化的led外延片及其制备方法，其可在外延片表面形成自组织的纳米结构，提升光提取效率，提升发光效率；且该方法简单快速，成本低。
5.本发明还要解决的技术问题在于，提供一种led，其光效高。
6.为了解决上述问题，本发明公开了一种表面粗化的led外延片的制备方法，包括以下步骤：
7.(1)提供衬底，在所述衬底上依次生长缓冲层、非掺半导体层、第一半导体层、多量子阱层、电子阻挡层和第二半导体层；
8.(2)在所述第二半导体层上生长本征半导体层，得到中间品；
9.(3)将所述中间品加载至真空溅射室中，采用高能离子束轰击溅射靶得到的原子溅射所述本征半导体层，以对本征半导体层进行掺杂；其中，所述溅射靶与所述中间品呈预设角度，以使溅射时对所述本征半导体层进行初次粗化，所述预设角度≥30
°
；
10.(4)将步骤(3)得到的中间品加载至真空离子注入机中，采用低能离子束轰击掺杂后的本征半导体层，以推进本征半导体层中的掺杂元素，同时对所述本征半导体层进行二次粗化；
11.(5)将步骤(4)得到的中间品退火，以使本征半导体层转化为p型半导体层，得到表面粗化的led外延片成品。
12.作为上述技术方案的改进，步骤(3)中，采用一个或多个溅射靶对所述本征半导体层进行溅射；
13.所述溅射靶与所述中间品之间的预设角度为45
°‑
70
°
。
14.作为上述技术方案的改进，步骤(5)包括：重复步骤(3)-(4)5-10次，将得到的中间品进行退火。
15.作为上述技术方案的改进，所述高能离子束为氩离子高能离子束，能量为30-60kev；
16.所述低能离子束为n
+
低能离子束，能量为200-1000ev。
17.作为上述技术方案的改进，步骤(4)中，采用采用低能离子束垂直轰击掺杂后的本征半导体层。
18.作为上述技术方案的改进，所述p型半导体层的掺杂浓度为10
19-10
20
cm-3
。
19.作为上述技术方案的改进，步骤(4)中，退火温度为700-1000℃，退火时间为10-50min。
20.作为上述技术方案的改进，所述第一半导体层为n型gan层，所述第二半导体层为p型gan层，所述本征半导体层为本征gan层；或
21.所述第一半导体层为n型algan层，所述第二半导体层为p型algan层，所述本征半导体层为本征algan层。
22.相应的，本发明还公开了一种表面粗化的led外延片，由上述的制备方法制备而得。
23.相应的，本发明还公开了一种led，其包括上述的表面粗化的led外延片。
24.实施本发明，具有如下有益效果：
25.本发明的表面粗化的led外延片的制备方法，先在第二半导体层上形成本征半导体层，然后采用溅射的方式进行掺杂，再采用离子注入的方式推进，最后退火形成p型半导体层。基于这种工艺，一者在掺杂的同时形成了初次粗化，进而在离子注入时形成了二次粗化，在外延片表面形成了自组装的纳米结构，提升了光提取效率。二者，使得掺杂更加均匀，进而提升发光效率。三者，这种工艺无需掩膜、简单快速、成本低。
附图说明
26.图1是本发明一实施例中表面粗化的led外延片的制备方法流程图；
27.图2是本发明一实施例中步骤s3中溅射靶与外延片的位置关系示意图；
28.图3是本发明实施例1中所得外延片的表面形貌图；
29.图4是本发明实施例3中所得外延片的表面形貌图；
30.图5是本发明对比例1中所得外延片的表面形貌图；
31.图6是本发明对比例2中所得外延片的表面形貌图；
32.图7是本发明对比例3中所得外延片的表面形貌图；
33.图8是本发明对比例4中所得外延片的表面形貌图。
具体实施方式
34.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明作进一步地详细描述。
35.参考图1，本发明提供了一种表面粗化的led外延片的制备方法，包括以下步骤：
36.s1：提供衬底，在衬底上依次生长缓冲层、非掺半导体层、第一半导体层、多量子阱层、电子阻挡层和第二半导体层；
37.其中，衬底为蓝宝石衬底、硅衬底、碳化硅衬底，但不限于此。
38.其中，缓冲层可为aln层和/或gan层，但不限于此。具体的，可采用pvd或mocvd生长缓冲层，但不限于此。
39.其中，非掺半导体层可为u-gan层或u-algan层，但不限于此。具体的，可采用mocvd生长非掺半导体层。
40.其中，第一半导体层为n型半导体层，具体的可为n型gan层或n型algan层，但不限于此。相应的，第二半导体层为p型半导体层，具体的可为p型gan层或p型algan层，但不限于此。第一半导体层、第二半导体层可采用mocvd生长，但不限于此。
41.其中，多量子阱层可为ingan阱层和gan垒层交替层叠的周期性结构，也可为al
x
ga
1-x
n阱层(x为0.2-0.6)和alyga
1-y
n垒层(y为0.4-0.8)交替层叠的周期性结构，但不限于此。多量子阱层可采用mocvd生长，但不限于此。
42.其中，电子阻挡层可为alingan层，或algan层和ingan层交替层叠形成的周期性结构，但不限于此。电子阻挡层可采用mocvd生长，但不限于此。
43.s2：在第二半导体层上生长本征半导体层，得到中间品；
44.其中，本征半导体层可为本征gan层或本征algan层，但不限于此。本征半导体层可采用mocvd生长，但不限于此。
45.s3：将中间品加载至真空溅射室中，采用高能离子束轰击溅射靶得到的原子溅射所述本征半导体层，以对本征半导体层进行掺杂和初次粗化；
46.其中，溅射靶中含有掺杂元素，具体的可为mg、be，但不限于此。优选的为mg，即溅射靶选用本领域常见的mg溅射靶。高能离子束可为氩离子高能离子束，但不限于此。高能离子束的能量≥10kev，优选的为30-60kev。当采用高能离子束照射溅射靶时，溅射靶内的掺杂元素原子被溅射出来，并带有一定能量对表面产生轰击，进而沉积到本征半导体层的浅表层，形成掺杂。进一步的，参见图2，溅射靶2与中间品1之间(即溅射靶中心线与本征半导体层所在平面之间)呈预设角度α，通过设置这种角度，可在溅射时在本征半导体层上形成具有特定形状的纳米结构，完成初次粗化。具体的，预设角度为30
°‑
70
°
，当预设角度＜30
°
时，难以有效形成粗化结构；当预设角度＞70
°
时，粗化结构虽然较好，但掺杂效率较低。示例性的，预设角度为30
°
、35
°
、40
°
、45
°
、50
°
、55
°
、60
°
或65
°
，但不限于此。优选的为45
°‑
70
°
。
47.具体的，在该步骤中，可采用1个或多个溅射靶进行溅射。当采用多个溅射靶时，多个溅射靶间距均匀地分布在中间品的周围。通过控制溅射靶的数量，溅射靶与中间品之间的夹角，可控制本征半导体层表面纳米结构的对称性和粗糙度，进一步提升光提取效率。
48.s4：将步骤s3得到的中间品加载至真空离子注入机中，采用低能离子束轰击掺杂后的本征半导体层，以推进本征半导体层中的掺杂元素和对本征半导体层进行二次粗化；
49.其中，低能离子束为氮离子(n
+
)低能离子束，其能量＜1000kev，优选的为200-1000ev。通过低能离子束的轰击扰动，一方面，可诱导掺杂元素原子与本征半导体层之间的结合与替换，诱导表层原子的重排。以gan型半导体、mg掺杂为例，扰动过程中，mg占据ga的晶格位置，同时ga的空位也被mg占据，离子束的轰击会抑制h-mg键的形成，可以防止mg会受到h的钝化作用，从而使其更易形成p型gan。另一方面，在离子注入过程中，内凹表面沉积能
量多于平面和凸面，从而在氮离子束轰击下，越凹处溅射越大，凸处溅射较少，从而实现表面二次粗化，提升了光提取效率，进而提升了外延片的发光效率。进一步的，为了提升二次粗化的效果，应控制离子束的注入量≥10
17
cm-2
。优选的为2
×
10
17-1
×
10
18
cm-2
。
50.需要说明的是，在现有技术中，也存在采用离子注入实现p型掺杂的技术方案，但其一者不存在初次粗化结构，进而无法形成二次粗化的结构。二者，其离子束能量较高，往往需要在半导体层表面形成保护层(氮化硅、氮化铝等)，进而在完成离子注入后去除，这种工艺较为复杂，成本高。本发明先采用高能离子束溅射掺杂形成一次粗化结构，然后采用低能离子束注入形成二次粗化，同时完成了粗化和掺杂，且对本征半导体层的晶格损伤低，无需引入保护层。此外，还可抑制mg-h键形成，提升掺杂效率。
51.进一步的，在本发明的一个实施例之中，控制低能离子束的轰击方向与本征半导体层相垂直，垂直轰击可进一步降低对于本征半导体层的晶格损伤，加快后续退火流程。
52.s5：将s4得到的中间品退火，以使本征半导体层转化为p型半导体层，得到表面粗化的led外延片成品。
53.具体的，退火温度为700-1000℃，退火时间为10-50min。通过退火，一者可激活掺杂元素原子，形成p型半导体层；二者可修复离子注入过程中产生晶格损伤；三者可释放表层氮气和表层应力。
54.优选的，在本发明的一个实施例中，先重复步骤s2-s3五到十次，然后再进行退火。具体的，提升重复掺杂-离子注入的工艺的次数，有利于提升掺杂均匀性，粗化结构的周期性，但成本相对较高。故控制重复此处为5-10次。
55.具体的，p型半导体层的掺杂浓度为10
19-10
20
cm-3
。示例性的为1.5
×
10
19
cm-3
、3.5
×
10
19
cm-3
、5.5
×
10
19
cm-3
、7.5
×
10
19
cm-3
或1.5
×
10
19
cm-3
，但不限于此。
56.下面以具体实施例对本发明进行进一步说明：
57.实施例1
58.本实施例提供了一种表面粗化的led外延片的制备方法，包括以下步骤：
59.(1)提供衬底，在衬底上依次生长缓冲层、非掺半导体层、第一半导体层、多量子阱层、电子阻挡层和第二半导体层；
60.其中，缓冲层为aln层，采用pvd形成。第一半导体层为n型gan层，非掺半导体层为u-gan层，第二半导体层为p型gan层，多量子阱层为ingan阱层和gan垒层交替层叠的周期性结构，电子阻挡层为alingan层。非掺半导体层、第一半导体层、多量子阱层、电子阻挡层和第二半导体层均采用mocvd生长。
61.(2)在第二半导体层上生长本征半导体层，得到中间品；
62.其中，本征半导体层为本征gan层，通过mocvd生长。
63.(3)将中间品加载至真空溅射室中，采用高能离子束轰击溅射靶得到的原子溅射本征半导体层，以对本征半导体层进行掺杂和初次粗化；
64.其中，溅射靶为mg溅射靶，高能离子束为氩离子高能离子束，高能离子束的能量为30kev。
65.溅射靶的数量为1个，溅射靶中心线与中间品所在平面之间的夹角为30
°
。
66.(4)将步骤(3)得到的中间品加载至真空离子注入机中，采用低能离子束轰击掺杂后的本征半导体层，以推进本征半导体层中的掺杂元素，同时对本征半导体层进行二次粗
化；
67.其中，低能离子束为n
+
低能离子束，其能量为800ev。低能离子束与本征半导体层所在平面之间的夹角为80
°
，低能离子束的总注入量为6
×
10
17
cm-2
。
68.(5)将步骤(4)得到的中间品退火，以使本征半导体层转化为p型半导体层，得到表面粗化的led外延片成品。
69.其中，退火温度为950℃，退火时间为40min。退火结束后p型半导体层的掺杂浓度为5
×
10
19
cm-3
。
70.实施例2
71.本实施例提供了一种表面粗化的led外延片的制备方法，包括以下步骤：
72.(1)提供衬底，在衬底上依次生长缓冲层、非掺半导体层、第一半导体层、多量子阱层、电子阻挡层和第二半导体层；
73.其中，缓冲层为aln层，采用pvd形成。第一半导体层为n型gan层，非掺半导体层为u-gan层，第二半导体层为p型gan层，多量子阱层为ingan阱层和gan垒层交替层叠的周期性结构，电子阻挡层为alingan层。非掺半导体层、第一半导体层、多量子阱层、电子阻挡层和第二半导体层均采用mocvd生长。
74.(2)在第二半导体层上生长本征半导体层，得到中间品；
75.其中，本征半导体层为本征gan层，通过mocvd生长。
76.(3)将中间品加载至真空溅射室中，采用高能离子束轰击溅射靶得到的原子溅射本征半导体层，以对本征半导体层进行掺杂和初次粗化；
77.其中，溅射靶为mg溅射靶，高能离子束为氩离子高能离子束，高能离子束的能量为30kev。
78.溅射靶的数量为1个，溅射靶中心线与中间品所在平面之间的夹角为45
°
。
79.(4)将步骤(3)得到的中间品加载至真空离子注入机中，采用低能离子束轰击掺杂后的本征半导体层，以推进本征半导体层中的掺杂元素，同时对本征半导体层进行二次粗化；
80.其中，低能离子束为n
+
低能离子束，其能量为800ev。低能离子束与本征半导体层所在平面之间的夹角为80
°
，低能离子束的总注入量为6
×
10
17
cm-2
。
81.(5)将步骤(4)得到的中间品退火，以使本征半导体层转化为p型半导体层，得到表面粗化的led外延片成品。
82.其中，退火温度为950℃，退火时间为40min，退火结束后p型半导体层的掺杂浓度为5
×
10
19
cm-3
。
83.实施例3
84.本实施例提供一种表面粗化的led外延片的制备方法，包括以下步骤：
85.(1)提供衬底，在衬底上依次生长缓冲层、非掺半导体层、第一半导体层、多量子阱层、电子阻挡层和第二半导体层；
86.其中，缓冲层为aln层，采用pvd形成。第一半导体层为n型gan层，非掺半导体层为u-gan层，第二半导体层为p型gan层，多量子阱层为ingan阱层和gan垒层交替层叠的周期性结构，电子阻挡层为alingan层。非掺半导体层、第一半导体层、多量子阱层、电子阻挡层和第二半导体层均采用mocvd生长。
87.(2)在第二半导体层上生长本征半导体层，得到中间品；
88.其中，本征半导体层为本征gan层，通过mocvd生长。
89.(3)将中间品加载至真空溅射室中，采用高能离子束轰击溅射靶得到的原子溅射本征半导体层，以对本征半导体层进行掺杂和初次粗化；
90.其中，溅射靶为mg溅射靶，高能离子束为氩离子高能离子束，高能离子束的能量为30kev。
91.溅射靶的数量为2个，其间距均匀的分布在中间品周围；溅射靶中心线与中间品所在平面之间的夹角均为45
°
。
92.(4)将步骤(3)得到的中间品加载至真空离子注入机中，采用低能离子束轰击掺杂后的本征半导体层，以推进本征半导体层中的掺杂元素，同时对本征半导体层进行二次粗化；
93.其中，低能离子束为n
+
低能离子束，其能量为800ev。低能离子束与本征半导体层所在平面之间的夹角为80
°
，低能离子束的总注入量为6
×
10
17
cm-2
。
94.(5)将步骤(4)得到的中间品退火，以使本征半导体层转化为p型半导体层，得到表面粗化的led外延片成品。
95.其中，退火温度为950℃，退火时间为40min，退火结束后p型半导体层的掺杂浓度为5
×
10
19
cm-3
。
96.实施例4
97.本实施例提供一种表面粗化的led外延片的制备方法，包括以下步骤：
98.(1)提供衬底，在衬底上依次生长缓冲层、非掺半导体层、第一半导体层、多量子阱层、电子阻挡层和第二半导体层；
99.其中，缓冲层为aln层，采用pvd形成。第一半导体层为n型gan层，非掺半导体层为u-gan层，第二半导体层为p型gan层，多量子阱层为ingan阱层和gan垒层交替层叠的周期性结构，电子阻挡层为alingan层。非掺半导体层、第一半导体层、多量子阱层、电子阻挡层和第二半导体层均采用mocvd生长。
100.(2)在第二半导体层上生长本征半导体层，得到中间品；
101.其中，本征半导体层为本征gan层，通过mocvd生长。
102.(3)将中间品加载至真空溅射室中，采用高能离子束轰击溅射靶得到的原子溅射本征半导体层，以对本征半导体层进行掺杂和初次粗化；
103.其中，溅射靶为mg溅射靶，高能离子束为氩离子高能离子束，高能离子束的能量为30kev。
104.溅射靶的数量为2个，其间距均匀的分布在中间品周围；溅射靶中心线与中间品所在平面之间的夹角均为45
°
。
105.(4)将步骤(3)得到的中间品加载至真空离子注入机中，采用低能离子束轰击掺杂后的本征半导体层，以推进本征半导体层中的掺杂元素，同时对本征半导体层进行二次粗化；
106.其中，低能离子束为n
+
低能离子束，其能量为800ev。低能离子束与本征半导体层所在平面之间的夹角为80
°
。
107.(5)重复步骤(3)-(4)六次，控制每次重复过程中掺杂量相同，离子注入量相同；控
制总掺杂浓度为5
×
10
19
cm-3
，总离子注入量为6
×
10
17
cm-2
。
108.(6)将步骤(5)得到的中间品退火，以使本征半导体层转化为p型半导体层，得到表面粗化的led外延片成品。
109.其中，退火温度为950℃，退火时间为40min，退火结束后p型半导体层的掺杂浓度为5
×
10
19
cm-3
。
110.实施例5
111.本实施例提供了一种表面粗化的led外延片的制备方法，包括以下步骤：
112.(1)提供衬底，在衬底上依次生长缓冲层、非掺半导体层、第一半导体层、多量子阱层、电子阻挡层和第二半导体层；
113.其中，缓冲层为aln层，采用pvd形成。第一半导体层为n型gan层，非掺半导体层为u-gan层，第二半导体层为p型gan层，多量子阱层为ingan阱层和gan垒层交替层叠的周期性结构，电子阻挡层为alingan层。非掺半导体层、第一半导体层、多量子阱层、电子阻挡层和第二半导体层均采用mocvd生长。
114.(2)在第二半导体层上生长本征半导体层，得到中间品；
115.其中，本征半导体层为本征gan层，通过mocvd生长。
116.(3)将中间品加载至真空溅射室中，采用高能离子束轰击溅射靶得到的原子溅射本征半导体层，以对本征半导体层进行掺杂和初次粗化；
117.其中，溅射靶为mg溅射靶，高能离子束为氩离子高能离子束，高能离子束的能量为30kev。
118.溅射靶的数量为2个，其间距均匀的分布在中间品周围；溅射靶中心线与中间品所在平面之间的夹角均为45
°
。
119.(4)将步骤(3)得到的中间品加载至真空离子注入机中，采用低能离子束轰击掺杂后的本征半导体层，以推进本征半导体层中的掺杂元素，同时对本征半导体层进行二次粗化；
120.其中，低能离子束为n
+
低能离子束，其能量为800ev。低能离子束与本征半导体层所在平面之间的夹角为90
°
。
121.(5)重复步骤(3)-(4)六次，控制每次重复过程中掺杂量相同，离子注入量相同；控制总掺杂浓度为5
×
10
19
cm-3
，总离子注入量为6
×
10
17
cm-2
。
122.(6)将步骤(5)得到的中间品退火，以使本征半导体层转化为p型半导体层，得到表面粗化的led外延片成品。
123.其中，退火温度为800℃，退火时间为20min，退火结束后p型半导体层的掺杂浓度为5
×
10
19
cm-3
。
124.实施例6
125.本实施例提供了一种表面粗化的led外延片的制备方法，包括以下步骤：
126.(1)提供衬底，在衬底上依次生长缓冲层、非掺半导体层、第一半导体层、多量子阱层、电子阻挡层和第二半导体层；
127.其中，缓冲层为aln层，采用pvd形成。第一半导体层为n型gan层，非掺半导体层为u-gan层，第二半导体层为p型gan层，多量子阱层为ingan阱层和gan垒层交替层叠的周期性结构，电子阻挡层为alingan层。非掺半导体层、第一半导体层、多量子阱层、电子阻挡层和
第二半导体层均采用mocvd生长。
128.(2)在第二半导体层上生长本征半导体层，得到中间品；
129.其中，本征半导体层为本征gan层，通过mocvd生长。
130.(3)将中间品加载至真空溅射室中，采用高能离子束轰击溅射靶得到的原子溅射本征半导体层，以对本征半导体层进行掺杂和初次粗化；
131.其中，溅射靶为mg溅射靶，高能离子束为氩离子高能离子束，高能离子束的能量为40kev。
132.溅射靶的数量为2个，其间距均匀的分布在中间品周围；溅射靶中心线与中间品所在平面之间的夹角均为60
°
。
133.(4)将步骤(3)得到的中间品加载至真空离子注入机中，采用低能离子束轰击掺杂后的本征半导体层，以推进本征半导体层中的掺杂元素，同时对本征半导体层进行二次粗化；
134.其中，低能离子束为n
+
低能离子束，其能量为800ev。低能离子束与本征半导体层所在平面之间的夹角为90
°
。
135.(5)重复步骤(3)-(4)八次，控制每次重复过程中掺杂量相同，离子注入量相同；控制总掺杂浓度为5
×
10
19
cm-3
，总离子注入量为6
×
10
17
cm-2
。
136.(6)将步骤(5)得到的中间品退火，以使本征半导体层转化为p型半导体层，得到表面粗化的led外延片成品。
137.其中，退火温度为800℃，退火时间为25min，退火结束后p型半导体层的掺杂浓度为5
×
10
19
cm-3
。
138.对比例1
139.本对比例提供了一种表面粗化的led外延片的制备方法，包括以下步骤：
140.(1)提供衬底，在衬底上依次生长缓冲层、非掺半导体层、第一半导体层、多量子阱层、电子阻挡层和第二半导体层；
141.其中，缓冲层为aln层，采用pvd形成。第一半导体层为n型gan层，非掺半导体层为u-gan层，第二半导体层为p型gan层，多量子阱层为ingan阱层和gan垒层交替层叠的周期性结构，电子阻挡层为alingan层。非掺半导体层、第一半导体层、多量子阱层、电子阻挡层和第二半导体层均采用mocvd生长。
142.(2)在第二半导体层上生长本征半导体层，得到中间品；
143.其中，本征半导体层为本征gan层，通过mocvd生长。
144.(3)将中间品加载至真空溅射室中，采用高能离子束轰击溅射靶得到的原子溅射本征半导体层，以对本征半导体层进行掺杂和初次粗化；
145.其中，溅射靶为mg溅射靶，高能离子束为氩离子高能离子束，高能离子束的能量为30kev。
146.溅射靶的数量为1个，溅射靶中心线与中间品所在平面之间的夹角为30
°
。
147.(4)将步骤(3)得到的中间品退火，以使本征半导体层转化为p型半导体层，得到表面粗化的led外延片成品。
148.其中，退火温度为950℃，退火时间为40min。退火结束后p型半导体层的掺杂浓度为3
×
10
19
cm-3
。
149.对比例2
150.本对比例提供了一种表面粗化的led外延片的制备方法，包括以下步骤：
151.(1)提供衬底，在衬底上依次生长缓冲层、非掺半导体层、第一半导体层、多量子阱层、电子阻挡层和第二半导体层；
152.其中，缓冲层为aln层，采用pvd形成。第一半导体层为n型gan层，非掺半导体层为u-gan层，第二半导体层为p型gan层，多量子阱层为ingan阱层和gan垒层交替层叠的周期性结构，电子阻挡层为alingan层。非掺半导体层、第一半导体层、多量子阱层、电子阻挡层和第二半导体层均采用mocvd生长。
153.(2)在第二半导体层上生长本征半导体层，得到中间品；
154.其中，本征半导体层为本征gan层，通过mocvd生长。
155.(3)将中间品加载至真空离子注入机中，采用低能离子束轰击掺杂后的本征半导体层，以推进本征半导体层中的掺杂元素，同时对本征半导体层进行二次粗化；
156.其中，低能离子束为n
+
低能离子束，其能量为800ev。低能离子束与本征半导体层所在平面之间的夹角为80
°
，低能离子束的总注入量为6
×
10
17
cm-2
。
157.(5)将步骤(4)得到的中间品退火。
158.其中，退火温度为950℃，退火时间为40min。
159.对比例3
160.(1)提供衬底，在衬底上依次生长缓冲层、非掺半导体层、第一半导体层、多量子阱层、电子阻挡层和第二半导体层；
161.其中，缓冲层为aln层，采用pvd形成。第一半导体层为n型gan层，非掺半导体层为u-gan层，第二半导体层为p型gan层，多量子阱层为ingan阱层和gan垒层交替层叠的周期性结构，电子阻挡层为alingan层。非掺半导体层、第一半导体层、多量子阱层、电子阻挡层和第二半导体层均采用mocvd生长。
162.(2)在第二半导体层上生长本征半导体层，得到中间品；
163.其中，本征半导体层为本征gan层，通过mocvd生长。
164.(3)将中间品加载至真空溅射室中，采用高能离子束轰击溅射靶得到的原子溅射本征半导体层，以对本征半导体层进行掺杂和初次粗化；
165.其中，溅射靶为mg溅射靶，高能离子束为氩离子高能离子束，高能离子束的能量为30kev。
166.溅射靶的数量为1个，溅射靶中心线与中间品所在平面之间的夹角为10
°
。
167.(4)将步骤(3)得到的中间品加载至真空离子注入机中，采用低能离子束轰击掺杂后的本征半导体层，以推进本征半导体层中的掺杂元素，同时对本征半导体层进行二次粗化；
168.其中，低能离子束为n
+
低能离子束，其能量为800ev。低能离子束与本征半导体层所在平面之间的夹角为80
°
，低能离子束的总注入量为6
×
10
17
cm-2
。
169.(5)将步骤(4)得到的中间品退火，以使本征半导体层转化为p型半导体层，得到表面粗化的led外延片成品。
170.其中，退火温度为950℃，退火时间为40min。退火结束后p型半导体层的掺杂浓度为5
×
10
19
cm-3
。
171.对比例4
172.本对比例提供了一种表面粗化的led外延片的制备方法，包括以下步骤：
173.(1)提供衬底，在衬底上依次生长缓冲层、非掺半导体层、第一半导体层、多量子阱层、电子阻挡层和第二半导体层；
174.其中，缓冲层为aln层，采用pvd生长。第一半导体层为n型gan层，非掺半导体层为u-gan层，第二半导体层为p型gan层，多量子阱层为ingan阱层和gan垒层交替层叠的周期性结构，电子阻挡层为alingan层。非掺半导体层、第一半导体层、多量子阱层、电子阻挡层和第二半导体层均采用mocvd生长。
175.(2)在第二半导体层上生长本征半导体层；
176.其中，本征半导体层为本征gan层，通过mocvd生长。
177.(3)在本征半导体层上生长aln保护层；
178.(4)采用能量为30kev的镁离子注入，注入计量为3.5
×
10-14
cm-2
；
179.(5)去除aln保护层；
180.(6)在1250℃退火30min，即得。
181.将实施例1-6，对比例1-4得到的外延片进行测试，具体的，粗化结构的特征尺寸采用原子力显微镜afm测定，分别测定粗糙结构的底部的深度，以及粗糙结构的顶部的高度。具体测试结果如下：
[0182] 亮度(mw)表面情况实施例1182.3有纳米级粗化结构，粗化结构特征尺寸为-5～8nm(图3)实施例2186.1有纳米级粗化结构，粗化结构特征尺寸为-8～10nm实施例3191.2有纳米级粗化结构，呈对称结构，特征尺寸为-13～15nm(图4)实施例4193.4有纳米级粗化结构，呈对称结构，特征尺寸为-14～16nm实施例5193.8有纳米级粗化结构，呈对称结构，特征尺寸为-15～18nm实施例6194.6有纳米级粗化结构，呈对称结构，特征尺寸为-15～22nm对比例1175.6有纳米级微粗化结构(图5)，粗化结构特征尺寸为-0.8nm～1nm对比例2160.3无粗化结构(图6)对比例3174.2无粗化结构(图7)对比例4178.5无粗化结构(图8)
[0183]
以上所述是发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。