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、基于algan三元合金的紫外发光二极管，其结构包括衬底、缓冲层、n型层、有源层、p型层，其中有源层为周期性交替层叠的量子阱层和量子垒层，因紫外发光二极管有源层的量子垒层以及p型层常见为高al组分algan层，这使得紫外发光二极管存在以下两点不足，一方面为高al组分p型algan层，因为al组分偏高导致mg的激活能显著提升，掺杂效率大幅降低，产生的空穴浓度受限；另一方面高al组分的势垒层存在非常强的极化电场，且极化电场方向为n型层至p型层，这极大阻碍了p型层的空穴向量子阱层的注入，这显著降低量子阱层空穴的浓度，影响器件发光效率，故提升有源层的量子阱层空穴浓度至关重要。

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，其提高了量子阱层的空穴浓度，提高了器件发光效率。

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，所述衬底上依次设有缓冲层、n型半导体层、有源层、p型半导体层；

4、所述有源层包括多个交替层叠的量子阱层和量子垒层，所述量子垒层为氮极性scαyβalγga1-α-β-γn层，其中，0.1≤α≤0.9，0≤β≤0.2，0.1≤γ≤0.9。

5、在一种实施方式中，所述氮极性scαyβalγga1-α-β-γn层的sc组分为0.2～0.8。

6、在一种实施方式中，所述氮极性scαyβalγga1-α-β-γn层的y组分为0.05～0.15。

7、在一种实施方式中，所述氮极性scαyβalγga1-α-β-γn层的al组分为0.2～0.8。

8、在一种实施方式中，所述氮极性scαyβalγga1-α-β-γn层掺杂mg，mg掺杂浓度为1×1017atoms/cm3～1×1019atoms/cm3。

9、在一种实施方式中，所述氮极性scαyβalγga1-α-β-γn层厚度为5nm～15nm。

10、在一种实施方式中，所述有源层包括3～10个交替层叠的量子阱层和量子垒层；

11、所述量子阱层为algan层。

12、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：

13、s1、准备衬底；

14、s2、在所述衬底上依次沉积缓冲层、n型半导体层、有源层、p型半导体层；

15、所述有源层包括多个交替层叠的量子阱层和量子垒层，所述量子垒层为氮极性scαyβalγga1-α-β-γn层，其中，0.1≤α≤0.9，0≤β≤0.2，0.1≤γ≤0.9。

16、在一种实施方式中，所述氮极性scαyβalγga1-α-β-γn层采用下述方法制得：

17、将反应室温度控制在1000℃～1200℃，通入nh3作为氮源，先向腔体内通入10s～60s的nh3，对生长表面进行氮化；

18、随后通入sc源、al源、y源、ga源、mg源，完成所述氮极性scαyβalγga1-α-β-γn层的沉积。

19、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。

20、实施本发明，具有如下有益效果：

21、本发明提供的发光二极管外延片，其具有特定结构的所述量子垒层，即氮极性scαyβalγga1-α-β-γn。所述氮极性scαyβalγga1-α-β-γn能够自发极化电场以及压电极化电场反转，使得p型半导体层中空穴更利于向有源层注入，且因为sc、y元素的引入，量子垒层具有更高的极化电场，这进一步提升了空穴向量子阱层的注入能力，提高了量子阱层的空穴浓度。

22、并且，氮极性的势垒层相对于镓极性势垒层具有更高的mg掺杂效率，而氮极性scαyβalγga1-α-β-γn相对于常规的algan量子垒层具有更低的mg激活能，可有效提高mg的离化率。因此，氮极性scαyβalγga1-α-β-γn层能较显著提高势垒层的掺杂效率，为量子阱层提供更多的空穴，提高量子阱层的空穴浓度。

技术特征：

1.一种发光二极管外延片，其特征在于，包括衬底，所述衬底上依次设有缓冲层、n型半导体层、有源层、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，所述氮极性scαyβalγga1-α-β-γn层的sc组分为0.2～0.8。

3.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述氮极性scαyβalγga1-α-β-γn层的y组分为0.05～0.15。

4.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述氮极性scαyβalγga1-α-β-γn层的al组分为0.2～0.8。

5.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述氮极性scαyβalγga1-α-β-γn层掺杂mg，mg掺杂浓度为1×1017atoms/cm3～1×1019atoms/cm3。

6.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述氮极性scαyβalγga1-α-β-γn层厚度为5nm～15nm。

7.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述有源层包括3～10个交替层叠的量子阱层和量子垒层；

8.一种如权利要求1～7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：

9.如权利要求8所述的发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述氮极性scαyβalγga1-α-β-γn层采用下述方法制得：

10.一种led，其特征在于，所述led包括如权利要求1～7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、LED，所述发光二极管外延片包括衬底，所述衬底上依次设有缓冲层、N型半导体层、有源层、P型半导体层；所述有源层包括多个交替层叠的量子阱层和量子垒层，所述量子垒层为氮极性Sc<subgt;α</subgt;Y<subgt;β</subgt;Al<subgt;γ</subgt;Ga<subgt;1‑α‑β‑γ</subgt;N层，其中，0.1≤α≤0.9，0≤β≤0.2，0.1≤γ≤0.9。本发明提供的发光二极管外延片能提高量子阱层的空穴浓度，提高器件发光效率。

技术研发人员：侯合林,谢志文,张铭信,陈铭胜,文国昇,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：2024/1/15