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、传统的led发光二极管p电极和n电极都设计在芯片出光面的同一侧，p电极由极薄的透明导电层（ito）和厚的金属焊盘构成，这种结构的p电极位于芯片出光面的正上方，电流大部分从p电极注入到位于p电极下方的主动区（即发光区），因此，从主动区产生的光大部分都会被不透光的金属接触电极挡住，造成光萃取效率的下降。另外，由于n型gan层和透明导电层（ito）的电阻率不同，n-gan电阻率远小于透明导电层（ito）的电阻率，导致电流更容易从低电阻率的n型gan层流过，即从p电极纵向传输经过n型gan层至n电极，最终导致电流聚集在p电极周围，造成电流拥堵、电流击穿等的负面影响。总结来说，n-gan阻值以及透明导电层（ito）的搭配性直接影响二极管的发光面积以及电流分布效果。

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，其能够改善电流聚集效应，提升发光区面积，提升光萃取效率，增强抗反向击穿电压能力。

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gan层、应力释放层、有源层、p型gan层、复合p型接触层；

4、所述复合p型接触层包括依次层叠在所述p型gan层上的algan/aln超晶格层、gan层和异质结空穴诱导层，所述异质结空穴诱导层包括p型alxga1-xn势垒层和p型inyga1-yn帽层，其中，x的取值范围为0.1~0.5，y的取值范围为0.01~0.1。

5、在一种实施方式中，所述algan/aln超晶格层包括交替层叠的p型algan层和p型aln层，交替周期数为5~20；

6、所述algan/aln超晶格层的p型掺杂浓度为1×1017atoms/cm3~1×1019atoms/cm3。

7、在一种实施方式中，所述algan/aln超晶格层的厚度为5nm~20nm；

8、所述p型algan层与所述p型aln层的厚度比＞2。

9、在一种实施方式中，所述gan层的厚度为5nm~25nm。

10、在一种实施方式中，所述异质结空穴诱导层的厚度为5nm~25nm。

11、在一种实施方式中，所述p型alxga1-xn势垒层与所述p型inyga1-yn帽层的厚度比≤1/3。

12、在一种实施方式中，所述异质结空穴诱导层的p型掺杂浓度为1×1018atoms/cm3~1×1021atoms/cm3。

13、在一种实施方式中，所述异质结空穴诱导层的p型掺杂浓度沿生长方向由低至高渐变。

14、相应地，本发明还提供了一种发光二极管外延片的制备方法，包括以下步骤：

15、s1、准备衬底；

16、s2、在所述衬底上依次沉积缓冲层、n型gan层、应力释放层、有源层、p型gan层、复合p型接触层；

17、所述复合p型接触层包括依次层叠在所述p型gan层上的algan/aln超晶格层、gan层和异质结空穴诱导层，所述异质结空穴诱导层包括p型alxga1-xn势垒层和p型inyga1-yn帽层，其中，x的取值范围为0.1~0.5，y的取值范围为0.01~0.1。

18、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。

19、实施本发明，具有如下有益效果：

20、本发明提供的发光二极管外延片，其具有特定结构的复合p型接触层，所述复合p型接触层包括依次层叠在所述p型gan层上的algan/aln超晶格层、gan层和异质结空穴诱导层，所述异质结空穴诱导层包括p型alxga1-xn势垒层和p型inyga1-yn帽层。

21、其中，所述algan/aln超晶格层的能系较高，与后续的gan层和异质结空穴诱导层形成一个阶梯能系，可以提升n型gan层与ito之间的串联电阻，电流在p电极向n电极传输的过程中，更倾向于从ito层传输至n电极，如此便提升了载流子的分布范围，有效改善电流聚集的问题。另一方面所述algan/aln超晶格层使用超晶格结构可以增强载流子跨越势垒的隧穿效应，减小工作电压的损耗。

22、另一方面，所述异质结空穴诱导层包括p型alxga1-xn势垒层和p型inyga1-yn帽层，利用p型alxga1-xn势垒层和p型inyga1-yn帽层之间强烈的自发极化效应和两者间大晶格失配所导致的压电极化在异质结界面处形成二维空穴气。两者结合作用，使异质结界面处形成一个高浓度的空穴气，大大的提升了载流子通过隧穿效应穿越势垒的能力，同时降低工作电压。进一步的，p型inyga1-yn帽层的低带隙宽度也降低了p型接触层的功函数，降低肖特基势垒高度。

23、综上，本发明提供的发光二极管外延片能够改善电流聚集效应，提升发光区面积，提升光萃取效率，增强抗反向击穿电压能力。

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gan层、应力释放层、有源层、p型gan层、复合p型接触层；

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algan/aln超晶格层包括交替层叠的p型algan层和p型aln层，交替周期数为5~20；

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algan/aln超晶格层的厚度为5nm~20nm；

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gan层的厚度为5nm~25nm。

5.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述异质结空穴诱导层的厚度为5nm~25nm。

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p型alxga1-xn势垒层与所述p型inyga1-yn帽层的厚度比≤1/3。

7.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述异质结空穴诱导层的p型掺杂浓度为1×1018atoms/cm3~1×1021atoms/cm3。

8.如权利要求7所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述异质结空穴诱导层的p型掺杂浓度沿生长方向由低至高渐变。

9.一种如权利要求1~8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：

10.一种led，其特征在于，所述led包括如权利要求1~8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GaN层、应力释放层、有源层、P型GaN层、复合P型接触层；所述复合P型接触层包括依次层叠在所述P型GaN层上的AlGaN/AlN超晶格层、GaN层和异质结空穴诱导层，所述异质结空穴诱导层包括P型Al<subgt;x</subgt;Ga<subgt;1‑x</subgt;N势垒层和P型In<subgt;y</subgt;Ga<subgt;1‑y</subgt;N帽层，其中，x的取值范围为0.1~0.5，y的取值范围为0.01~0.1。本发明提供的发光二极管外延片能够改善电流聚集效应，提升发光区面积，提升光萃取效率，增强抗反向击穿电压能力。

技术研发人员：高虹,程龙,郑文杰,舒俊,张彩霞,印从飞,刘春杨,吕蒙普,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：2024/1/16