发光二极管外延片及其制备方法、LED与流程

本发明涉及光电，尤其涉及一种发光二极管外延片及其制备方法、led。

背景技术：

1、目前，gan基发光二极管已经大量应用于固态照明领域以及显示领域，吸引着越来越多的人关注。gan基发光二极管已经实现工业化生产、在背光源、照明、景观灯等方面都有应用。

2、现有发光二极管外延片结构包括：衬底、以及在所述衬底上依次生长的形核层、本征gan层、n型半导体层、多量子阱层、电子阻挡层、p型半导体层。发明人发现有以下问题：

3、传统的n型半导体层具有高浓度si掺杂，生长温度和转速都相对很高，并且由于前面形核层和本征gan层生长时累积的翘曲和应力，在n型半导体层生长时，翘曲应力很大，导致si掺杂分布不均匀，晶格质量差等问题，从而引起工作电压分布不均匀和抗静电能力差的问题。并且缺陷和应力累积到多量子阱区，会成为非辐射复合中心，影响发光效率；

4、而且，电子移动速度过快，扩展能力差，而空穴相对移动速度慢，也导致电压分布不均匀，抗静电能差，发光效率和发光亮度均匀性受影响，并且容易发生电子溢流的问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于，提供一种发光二极管外延片，其能够解决上述相关技术中的不足。

2、本发明所要解决的技术问题还在于，提供一种发光二极管外延片的制备方法，其工艺简单，能够稳定制得发光效率良好的发光二极管外延片。

3、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种发光二极管外延片，包括衬底及依次层叠于所述衬底上的形核层、本征gan层、n型半导体层、多量子阱层、电子阻挡层、p型半导体层；

4、所述n型半导体层包括依次层叠于所述本征gan层上的第一siingan层、第二siinalgan层、第三siinalgan层、第四sialgan层和第五sialgan层。

5、在一种实施方式中，所述第一siingan层的si掺杂浓度＞所述第二siinalgan层的si掺杂浓度＞所述第三siinalgan层的si掺杂浓度＞所述第四sialgan层的si掺杂浓度＞所述第五sialgan层的si掺杂浓度；

6、所述第一siingan层的in掺杂浓度＞所述第二siinalgan层的in掺杂浓度＞所述第三siinalgan层的in掺杂浓度；

7、所述第二siinalgan层的al掺杂浓度＜所述第三siinalgan层的al掺杂浓度＜所述第四sialgan层的al掺杂浓度＜所述第五sialgan层的al掺杂浓度。

8、优选地，所述第一siingan层的si掺杂浓度为1×1020atoms/cm3-1×1021atoms/cm3；

9、所述第二siinalgan层的si掺杂浓度为1×1019atoms/cm3-1×1020atoms/cm3；

10、所述第三siinalgan层的si掺杂浓度为1×1018atoms/cm3-1×1019atoms/cm3；

11、所述第四sialgan层的si掺杂浓度为1×1017atoms/cm3-1×1018atoms/cm3；

12、所述第五sialgan层的si掺杂浓度为1×1016atoms/cm3-1×1017atoms/cm3。

13、优选地，所述第一siingan层的in掺杂浓度为1×102atoms/cm3-5×102atoms/cm3；

14、所述第二siinalgan层的in掺杂浓度为5×10atoms/cm3-1×102atoms/cm3；

15、所述第三siinalgan层的in掺杂浓度为1×10atoms/cm3-5×10atoms/cm3。

16、优选地，所述第二siinalgan层的al掺杂浓度为1×102atoms/cm3-1×103atoms/cm3；

17、所述第三siinalgan层的al掺杂浓度为1×103atoms/cm3-1×104atoms/cm3；

18、所述第四sialgan层的al掺杂浓度为1×104atoms/cm3-1×105atoms/cm3；

19、所述第五sialgan层的al掺杂浓度为1×105atoms/cm3-1×106atoms/cm3。

20、为解决上述问题，本发明提供了一种发光二极管外延片的制备方法，包括以下步骤：

21、s1、准备衬底；

22、s2、在所述衬底上依次沉积形核层、本征gan层、n型半导体层、多量子阱层、电子阻挡层、p型半导体层；

23、在所述本征gan层上沉积n型半导体层，包括：

24、在所述本征gan层上依次沉积第一siingan层、第二siinalgan层、第三siinalgan层、第四sialgan层和第五sialgan层，得到所述n型半导体层。

25、在一种实施方式中，所述第一siingan层的生长温度＜所述第二siinalgan层的生长温度＜所述第三siinalgan层的生长温度＜所述第四sialgan层的生长温度＜所述第五sialgan层的生长温度；

26、所述第一siingan层的生长压力＞所述第二siinalgan层的生长压力或所述第三siinalgan层的生长压力或所述第四sialgan层的生长压力或所述第五sialgan层的生长压力。

27、优选地，所述第一siingan层的生长温度为1000℃-1050℃；

28、所述第二siinalgan层或所述第三siinalgan层或所述第四sialgan层的生长温度为1050℃-1100℃；

29、所述第五sialgan层的生长温度为1100℃-1150℃。

30、优选地，所述第一siingan层的生长压力为200torr-250torr；

31、所述第二siinalgan层或所述第三siinalgan层或所述第四sialgan层或所述第五sialgan层的生长压力为100torr-200torr。

32、相应地，本发明还提供了一种led，所述led包括上述的发光二极管外延片。

33、实施本发明，具有如下有益效果：

34、本发明提供的发光二极管外延片，其n型半导体层包括第一siingan层、第二siinalgan层、第三siinalgan层、第四sialgan层和第五sialgan层。所述n型半导体层能够通过势垒高度的变化，n型掺杂浓度的变化，减缓电流的流速并且保证电流的均匀传递，载流子也更容易扩展开来，从而降低二级管的工作电压，降低能耗，有效降低因载流子分布不均匀导致的抗静电能力差、提高发光二极管发光器件的抗静电能力，有效改善进入多量子阱层的电子扩展不好导致的发光亮度和波长不均匀的问题，提升发光亮度波长分布的均匀性；并且释放了底层应力，提升了底层的晶格质量，提升发光二级管的抗静电能力，提升了发光效率。

技术特征：

1.一种发光二极管外延片，其特征在于，包括衬底及依次层叠于所述衬底上的形核层、本征gan层、n型半导体层、多量子阱层、电子阻挡层、p型半导体层；

2.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一siingan层的si掺杂浓度＞所述第二siinalgan层的si掺杂浓度＞所述第三siinalgan层的si掺杂浓度＞所述第四sialgan层的si掺杂浓度＞所述第五sialgan层的si掺杂浓度；

3.如权利要求2所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一siingan层的si掺杂浓度为1×1020atoms/cm3-1×1021atoms/cm3；

4.如权利要求2所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一siingan层的in掺杂浓度为1×102atoms/cm3-5×102atoms/cm3；

5.如权利要求2所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第二siinalgan层的al掺杂浓度为1×102atoms/cm3-1×103atoms/cm3；

6.一种如权利要求1-5任一项所述的发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.如权利要求6所述的发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述第一siingan层的生长温度＜所述第二siinalgan层的生长温度＜所述第三siinalgan层的生长温度＜所述第四sialgan层的生长温度＜所述第五sialgan层的生长温度；

8.如权利要求7所述的发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述第一siingan层的生长温度为1000℃-1050℃；

9.如权利要求7所述的发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述第一siingan层的生长压力为200torr-250torr；

10.一种led，其特征在于，所述led包括如权利要求1-5任一项所述的发光二极管外延片。

技术总结
本发明公开了一种发光二极管外延片及其制备方法，所述发光二极管外延片包括衬底及依次层叠于所述衬底上的形核层、本征GaN层、N型半导体层、多量子阱层、电子阻挡层、P型半导体层；所述N型半导体层包括依次层叠于所述本征GaN层上的第一SiInGaN层、第二SiInAlGaN层、第三SiInAlGaN层、第四SiAlGaN层和第五SiAlGaN层。本发明提供的发光二极管外延片能够提升发光亮度波长分布的均匀性，并且释放底层应力，提升发光二级管的抗静电能力，提升发光效率。

技术研发人员：张彩霞,印从飞,程金连,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：
技术公布日：2024/1/13