发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管与流程

本发明涉及半导体，尤其涉及一种发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管。

背景技术：

1、传统led外延片中，由于自发极化和压电极化的存在，使得有源层的能带结构发生改变，导致势阱层的能带发生弯曲，即能带边沿在空间上呈现非均匀的曲率，同时也会改变势阱层的电势分布，导致能带偏移，改变电子和空穴之间的能量差异，进而影响它们的耦合行为，降低电子和空穴的复合效率，从而影响led器件的发光效率。

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，能够缓解有源层中的压电极化，提高发光效率。

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，工艺简单，制得的发光二极管外延片发光效率高。

3、为达到上述技术效果，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缓冲层、非掺杂gan层、n型gan层、有源层、p型gan层和p型接触层；

4、所述有源层为复合势阱层和势垒层交替层叠形成的周期性结构；所述复合势阱层包括多个势阱子层，相邻的势阱子层之间均设有应力调控子层；所述势阱子层为algan层或ingan层，所述应力调控子层为alingan层；所述应力调控子层的禁带宽度沿外延生长方向逐渐增大。

5、作为上述技术方案的改进，每个所述复合势阱层中，所述应力调控子层的数量为2～5。

6、作为上述技术方案的改进，所述应力调控子层的晶格常数大于相邻势阱子层的晶格常数，所述应力调控子层的禁带宽度大于等于相邻势阱子层的禁带宽度。

7、作为上述技术方案的改进，每个复合势阱层中的应力调控子层的最大禁带宽度沿外延生长方向逐渐增大。

8、作为上述技术方案的改进，所述有源层的周期数为6～12，所述势垒层为gan势垒层，所述势垒层的厚度为8nm～12nm。

9、作为上述技术方案的改进，所述势阱子层的厚度为所述应力调控子层的厚度为

10、相应的，本发明还公开了一种发光二极管外延片的制备方法，用于制备上述的发光二极管外延片，包括以下步骤：

11、提供一衬底，在所述衬底上依次生长缓冲层、非掺杂gan层、n型gan层、有源层、p型gan层和p型接触层；

12、所述有源层为复合势阱层和势垒层交替层叠形成的周期性结构；所述复合势阱层包括多个势阱子层，相邻的势阱子层之间均设有应力调控子层；所述势阱子层为algan层或ingan层，所述应力调控子层为alingan层；所述应力调控子层的禁带宽度沿外延生长方向逐渐增大。

13、作为上述技术方案的改进，所述势阱子层的生长温度为750℃～850℃，生长压力为150torr～250torr；

14、所述应力调控子层的生长温度为780℃～880℃，生长压力为100torr～200torr。

15、作为上述技术方案的改进，所述势垒层的生长温度为860℃～900℃，生长压力为150torr～250torr。

16、相应的，本发明还公开了一种发光二极管，包括上述的发光二极管外延片。

17、实施本发明实施例，具有如下有益效果：

18、本发明通过在相邻势阱子层中插入应力调控子层，可以减弱与应力调控子层相邻的势阱子层的压电极化效应，降低能带的弯曲，增加电子与空穴波函数交叠，提高led器件的发光效率。应力调控子层的禁带宽度沿生长方向逐渐增大，改善了势阱层中能带结构和能带弯曲性不一致的问题，提高了发光波长均匀性以及发光效率。

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缓冲层、非掺杂gan层、n型gan层、有源层、p型gan层和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，每个所述复合势阱层中，所述应力调控子层的数量为2～5。

3.如权利要求2所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述应力调控子层的晶格常数大于相邻势阱子层的晶格常数，所述应力调控子层的禁带宽度大于等于相邻势阱子层的禁带宽度。

4.如权利要求3所述的发光二极管外延片，其特征在于，每个复合势阱层中的应力调控子层的最大禁带宽度沿外延生长方向逐渐增大。

5.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述有源层的周期数为6～12，所述势垒层为gan势垒层，所述势垒层的厚度为8nm～12nm。

6.如权利要求2所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述势阱子层的厚度为所述应力调控子层的厚度为

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

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，所述势阱子层的生长温度为750℃～850℃，生长压力为150torr～250torr；

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，所述势垒层的生长温度为860℃～900℃，生长压力为150torr～250torr。

10.一种发光二极管，其特征在于，所述发光二极管包括如权利要求1～6中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、发光二极管，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缓冲层、非掺杂GaN层、N型GaN层、有源层、P型GaN层和P型接触层；所述有源层为复合势阱层和势垒层交替层叠形成的周期性结构；所述复合势阱层包括多个势阱子层，相邻的势阱子层之间均设有应力调控子层；所述势阱子层为AlGaN层或InGaN层，所述应力调控子层为AlInGaN层；所述应力调控子层的禁带宽度沿外延生长方向逐渐增大。本发明可以缓解有源层中的压电极化，从而提升发光二极管的发光效率。

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：2024/1/22