发光二极管外延片及发光二极管的制作方法

本技术涉及半导体，特别涉及一种发光二极管外延片及发光二极管。

背景技术：

1、gan材料由于其具有热产生效率低，抗辐射，击穿电压高，电子饱和漂移速度大，和介电常数小的优点，已被广泛应用在高频、高温、高压电子器件领域、发光二极管(led)和半导体激光器(ld)等方面，成为当前研究的热点。

2、传统外延片的有源层结构由单层的量子阱层和单层的量子垒层构成，且量子阱层一般为ingan材质，量子垒层一般为gan材质，然而ingan量子阱层和gan量子垒层之间容易产生晶格失配，进而影响内量子效率。

技术实现思路

1、基于此，本实用新型的目的是提供一种发光二极管外延片及发光二极管，以优化传统外延片中有源层结构存在的晶格失配问题，进而提高外延层的生长质量，从而提高内量子效率。

2、一种发光二极管外延片，其特征在于，包括衬底基板以及依次外延生长于所述衬底基板上的缓冲层、n型gan层、有源层、algan电子阻挡层以及p型gan层，其中：

3、所述有源层包括依次层叠的第一超晶格结构层和第二超晶格结构层，所述第一超晶格结构层包括第一预设周期个交替生长的ingan量子阱层以及量子垒复合层，所述量子垒复合层包括依次沉积的第一量子垒子层、第二量子垒子层以及第三量子垒子层，所述第一量子垒子层和第三量子垒子层均为gan层，所述第二量子垒子层为inaln层；所述第二超晶格结构层包括第二预设周期个交替生长的gan层以及algan层；

4、所述第一量子垒子层层叠于所述ingan量子阱层上，所述第二超晶格结构层中最外侧的gan层层叠于所述第三量子垒子层上，所述algan电子阻挡层层叠于最远离所述第三量子垒子层的所述algan层上。

5、综上，根据上述的发光二极管外延片，通过设置有源层包括依次沉积的第一超晶格结构层以及第二超晶格结构层，所述第一超晶格结构层包括第一预设周期个交替生长的ingan量子阱层以及量子垒复合层，其中，所述量子垒复合层包括依次沉积的第一量子垒子层、第二量子垒子层以及第三量子垒子层，所述第一量子垒子层和第三量子垒子层均为gan层，所述第二量子垒子层为inaln层；所述第二超晶格结构层包括第二预设周期个交替生长的gan层以及algan层。所述第一超晶格结构层主要是电子空穴对复合发光的地方，通过在量子垒层中引入所述inaln层，能够起到阻挡电子的效果，并且由于ingan和inaln的晶格常数接近，能缓解量子垒层与量子阱层之间的晶格失配，从而能够提高外延层的晶体质量，从而提高内量子效率；此外，所述第二超晶格结构层主要用于起到进一步阻挡电子的作用，并通过交替沉积gan层以及algan层的方式，能够缓解与后续algan电子阻挡层的晶格失配，同时通过沉积gan层产生的张应力缓解algan层的压应力，从而进一步提高后续外延层晶体的生长质量。

6、进一步的，所述第一预设周期的数量为2-8，每层所述ingan量子阱层的厚度为2-10nm。

7、进一步的，每层所述第二量子垒子层的厚度为10-20nm，每层所述第一量子垒子层的厚度为2-10nm，每层所述第三量子垒子层的厚度为2-10nm。

8、进一步的，在所述第二超晶格结构层中，所述第二预设周期为2-5，每层gan层的厚度为2-10nm，每层algan层的厚度为5-10nm。

9、进一步的，还包括设于所述p型gan层上的p型接触层，所述p型接触层包括第一p型接触子层，所述第一p型接触子层包括第三预设周期个交替生长的p型掺杂gan层以及p型掺杂algan层。

10、进一步的，在所述第一p型接触子层中，所述第三预设周期为2-5,每层所述p型掺杂gan层的厚度为2-5nm，每层所述p型掺杂algan层的厚度为2-10nm。

11、进一步的，所述p型接触层还包括沉积于所述第一p型接触子层上的第二p型接触子层，所述第二p型接触子层为p型掺杂alingan层，所述p型掺杂alingan层的厚度为2-10nm。

12、进一步的，所述缓冲层为aln、algan或gan中的任一种。

13、进一步的，所述衬底基板为si基板、sic基板或蓝宝石基板任一种。

14、另一方面，本实用新型还提出一种发光二极管，包括上述的发光二极管外延片。

技术特征：

1.一种发光二极管外延片，其特征在于，包括衬底基板以及依次外延生长于所述衬底基板上的缓冲层、n型gan层、有源层、algan电子阻挡层以及p型gan层，其中：

2.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一预设周期的数量为2-8，每层所述ingan量子阱层的厚度为2-10nm。

3.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，每层所述第二量子垒子层的厚度为10-20nm，每层所述第一量子垒子层的厚度为2-10nm，每层所述第三量子垒子层的厚度为2-10nm。

4.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，在所述第二超晶格结构层中，所述第二预设周期为2-5，每层gan层的厚度为2-10nm，每层algan层的厚度为5-10nm。

5.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，还包括设于所述p型gan层上的p型接触层，所述p型接触层包括第一p型接触子层，所述第一p型接触子层包括第三预设周期个交替生长的p型掺杂gan层以及p型掺杂algan层。

6.根据权利要求5所述的发光二极管外延片，其特征在于，在所述第一p型接触子层中，所述第三预设周期为2-5,每层所述p型掺杂gan层的厚度为2-5nm，每层所述p型掺杂algan层的厚度为2-10nm。

7.根据权利要求5所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述p型接触层还包括沉积于所述第一p型接触子层上的第二p型接触子层，所述第二p型接触子层为p型掺杂alingan层，所述p型掺杂alingan层的厚度为2-10nm。

8.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述缓冲层为aln、algan或gan中的任一种。

9.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述衬底基板为si基板、sic基板或蓝宝石基板任一种。

10.一种发光二极管，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的发光二极管外延片。

技术总结
本技术提供一种发光二极管外延片及发光二极管，包括有源层，该有源层包括依次层叠的第一超晶格结构层和第二超晶格结构层，第一超晶格结构层包括第一预设周期个交替生长的InGaN量子阱层以及量子垒复合层，量子垒复合层包括依次沉积的第一量子垒子层、第二量子垒子层以及第三量子垒子层，第一量子垒子层和第三量子垒子层均为GaN层，第二量子垒子层为InAlN层；第二超晶格结构层包括第二预设周期个交替生长的GaN层以及AlGaN层。本技术提出的发光二极管外延片，通过优化传统外延片中有源层结构存在的晶格失配问题，进而提高外延层的生长质量，从而提高内量子效率。

技术研发人员：郑文杰,程龙,高虹,刘春杨,胡加辉,金从龙
受保护的技术使用者：江西兆驰半导体有限公司
技术研发日：20221114
技术公布日：2024/1/13