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、发光二极管(led)已经被广泛应用于指示、显示、背光、投射等领域。相对于其它的材料体系,gan基led在效率和可靠性上都有着明显的优势。
2、p型半导体层作为led的主要功能层,对led的发光效率和工作电压有很大的影响,p型半导体层需要与p电极形成欧姆接触,但是p型gan中掺杂mg的激活能高,导致空穴浓度低,很难形成p型欧姆接触,为了解决这一问题,常用高掺mg的ingan结构作为欧姆接触层,但其会影响晶格质量,增加光的吸收,从而影响发光效率;并且有源层出射的部分光在经过p型半导体层时,会被p型半导体层吸收并反射,也会影响发光二极管的发光效率。
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,能够提高p型半导体层的出光效率,从而提高发光效率。
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、n型半导体层、低温应力释放层、多量子阱发光层、电子阻挡层、p型半导体层,所述p型半导体层包括依次层叠的p型空穴注入层和p型欧姆接触层;
4、所述p型空穴注入层包括依次层叠于所述电子阻挡层上的多孔p型alingan层、第一p型alingan层和p型gan层;
5、所述p型欧姆接触层为第二p型alingan层,所述p型欧姆接触层的mg掺杂浓度大于所述p型空穴注入层的mg掺杂浓度。
6、作为上述技术方案的改进,所述多孔p型alingan层中的al组分占比大于所述第一p型alingan层中的al组分占比;
7、所述多孔p型alingan层中的in组分占比大于所述第一p型alingan层中的in组分占比;
8、所述多孔p型alingan层、第一p型alingan层和p型gan层的mg掺杂浓度递减;
9、所述多孔p型alingan层、第一p型alingan层和p型gan层的生长厚度递增。
10、作为上述技术方案的改进,所述p型空穴注入层为周期性交替生长的多孔p型alingan层、第一p型alingan层和p型gan层,生长周期为2~30。
11、作为上述技术方案的改进,所述p型欧姆接触层中的al组分占比为0~0.1,in组分占比为0~0.1,mg掺杂浓度为1.2×1020cm-3~5×1021cm-3,厚度为1nm~30nm。
12、作为上述技术方案的改进,所述多孔p型alingan层中的al组分占比为0~0.1,in组分占比为0~0.1,mg掺杂浓度为5×1019cm-3~8.5×1020cm-3,厚度为1nm~10nm;
13、所述第一p型alingan层中的al组分占比为0~0.1,in组分占比为0~0.1,mg掺杂浓度为3×1019cm-3~5.6×1020cm-3,厚度为2nm~20nm;
14、所述p型gan层的mg掺杂浓度为1.2×1019cm-3~3.2×1020cm-3,厚度为5nm~50nm。
15、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:
16、提供一衬底,在所述衬底上依次生长缓冲层、n型半导体层、低温应力释放层、多量子阱发光层、电子阻挡层、p型半导体层,所述p型半导体层包括依次层叠的p型空穴注入层和p型欧姆接触层;
17、所述p型空穴注入层包括依次层叠于所述电子阻挡层上的多孔p型alingan层、第一p型alingan层和p型gan层;
18、所述p型欧姆接触层为第二p型alingan层,所述p型欧姆接触层的mg掺杂浓度大于所述p型空穴注入层的mg掺杂浓度。
19、作为上述技术方案的改进,所述多孔p型alingan层的生长步骤为:沉积p型alingan材料后,向反应腔中间歇、循环的通入h2对p型alingan材料表面进行刻蚀处理,处理时间为10s~30s,处理温度为850℃~950℃,处理压力为30torr~500torr。
20、作为上述技术方案的改进,所述多孔p型alingan层的生长温度为720℃~1050℃,生长压力为30torr~500torr;
21、所述第一p型alingan层的生长温度为720℃~1050℃,生长压力为30torr~500torr;
22、所述p型gan层的生长温度为720℃~1050℃,生长压力为30torr~500torr。
23、作为上述技术方案的改进,所述p型欧姆接触层的生长温度为850℃~950℃,生长压力为30torr~500torr。
24、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。
25、实施本发明实施例,具有如下有益效果:
26、本发明的p型空穴注入层中,多孔p型alingan层表面具有粗糙的多孔结构,能够有效减少半导体材料的面内全反射,有利于多量子阱发光层中光子逸出体材料;在多孔p型alingan层上沉积第一p型alingan层和p型gan层,外延材料的晶体质量好,提供空穴的同时减少材料的吸光损耗。此外,p型欧姆接触层为第二p型alingan层,mg掺杂浓度高,能够确保led芯片具备良好的p型欧姆接触特性。
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、n型半导体层、低温应力释放层、多量子阱发光层、电子阻挡层、p型半导体层,所述p型半导体层包括依次层叠的p型空穴注入层和p型欧姆接触层;
2.如权利要求1所述的发光二极管外延片,其特征在于,所述多孔p型alingan层中的al组分占比大于所述第一p型alingan层中的al组分占比;
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p型空穴注入层为周期性交替生长的多孔p型alingan层、第一p型alingan层和p型gan层,生长周期为2~30。
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p型欧姆接触层中的al组分占比为0~0.1,in组分占比为0~0.1,mg掺杂浓度为1.2×1020cm-3~5×1021cm-3,厚度为1nm~30nm。
5.如权利要求3所述的发光二极管外延片,其特征在于,所述多孔p型alingan层中的al组分占比为0~0.1,in组分占比为0~0.1,mg掺杂浓度为5×1019cm-3~8.5×1020cm-3,厚度为1nm~10nm;
6.一种发光二极管外延片的制备方法,用于制备如权利要求1~5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:
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,所述多孔p型alingan层的生长步骤为:沉积p型alingan材料后,向反应腔中间歇、循环的通入h2对p型alingan材料表面进行刻蚀处理,处理时间为10s~30s,处理温度为850℃~950℃,处理压力为30torr~500torr。
8.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,所述多孔p型alingan层的生长温度为720℃~1050℃,生长压力为30torr~500torr;
9.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p型欧姆接触层的生长温度为850℃~950℃,生长压力为30torr~500torr。
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1~5中任一项所述的发光二极管外延片。