GaN基发光二极管外延片及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及发光二极管(英文Light Emitting D1de，简称LED)领域，特别涉及一种GaN基发光二极管外延片及其制备方法。
【背景技术】
[0002]LED因高亮度、低热量、长寿命、无毒、可回收再利用等优点，被称为是21世纪最有发展前景的绿色照明光源。GaN基LED作为LED中最重要的一类，在众多领域都有着广泛的应用。现有的GaN基LED的外延片主要包括衬底、缓冲层、N型GaN层、多量子阱有源层、P型AlGaN层、P型GaN载流子层等。
[0003]GaN基LED在工作过程中，N型GaN层中产生的电子和P型GaN载流子层中产生的空穴，在电场的作用下向多量子阱有源层迀移，并在多量子阱有源层中发生辐射复合，进而发光。
[0004]在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题:
[0005]随着GaN基LED工作电流的增加，电流密度随之增大，在这种大电流密度场景下，注入多量子阱有源层中的电子也随之增多，导致部分电子未能与空穴在多量子阱有源层中复合而迀移至P型GaN载流子层中，致使电子溢漏的程度增加，使得大电流密度情况下LED芯片的发光效率下降。
【发明内容】
[0006]为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种GaN基发光二极管外延片及其制备方法。所述技术方案如下:
[0007]第一方面，本发明实施例提供了一种GaN基发光二极管外延片，所述GaN基发光二极管外延片包括:衬底，以及依次覆盖在所述衬底上的u型GaN层、N型GaN层、多量子阱有源层、P型AlGaN层和P型GaN载流子层，所述多量子阱有源层包括交替生长的多个InGaN讲层和多个GaN皇层；
[0008]所述多个GaN皇层中的最靠近所述P型AlGaN层的所述GaN皇层包括u型GaN皇和P型GaN皇，所述P型AlGaN层覆盖在所述P型GaN皇上。
[0009]在本发明实施例的一种实现方式中，所述InGaN讲层和GaN皇层的层数均为6。
[0010]在本发明实施例的另一种实现方式中，所述P型GaN皇为Mg掺杂的GaN皇，Mg源的流量F的取值范围为:0 < F < 150sccm。
[0011]在本发明实施例的另一种实现方式中，所述u型GaN皇的厚度为dl，0 < dl< 20nm，所述 P 型 GaN 皇的厚度为 d2，0 < d2 彡 15nm，6 < dl+d2 彡 20nm。
[0012]在本发明实施例的另一种实现方式中，所述InGaN阱层的厚度为2.8?3.8nm，所述P型AlGaN层的厚度为20?80nm。
[0013]第二方面，本发明实施例还提供了一种GaN基发光二极管外延片制备方法，所述方法包括:
[0014]提供一衬底；
[0015]在所述衬底上依次生长u型GaN层和N型GaN层；
[0016]在所述N型GaN层上生长多量子阱有源层，所述多量子阱有源层包括交替生长的多个InGaN讲层和多个GaN皇层，所述多个GaN皇层中的最靠近所述P型AlGaN层的所述GaN皇层包括u型GaN皇和P型GaN皇；
[0017]在所述P型GaN皇上依次生长P型AlGaN层和P型GaN载流子层。
[0018]在本发明实施例的一种实现方式中，所述InGaN讲层和GaN皇层的层数均为6。
[0019]在本发明实施例的另一种实现方式中，所述P型GaN皇为Mg掺杂的GaN皇，Mg源的流量F的取值范围为:0 < F < 150sccm。
[0020]在本发明实施例的另一种实现方式中，所述u型GaN皇的厚度为dl，0 < dl
<20nm，所述 P 型 GaN 皇的厚度为 d2，0 < d2 彡 15nm，6 < dl+d2 彡 20nm。
[0021]在本发明实施例的另一种实现方式中，所述InGaN阱层的生长温度为750?7800C，所述GaN皇层的生长温度为900°C。
[0022]本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
[0023]本发明提供的外延片包括:衬底，和依次覆盖在衬底上的u型GaN层、N型GaN层、多量子阱有源层、P型AlGaN层以及P型GaN载流子层，其中多量子阱有源层由InGaN阱层/GaN皇层结构构成，多个GaN皇层中的最靠近P型AlGaN层的一个GaN皇层由u型GaN皇/P型GaN皇构成。u型GaN皇/P型GaN皇结构类似PN结结构，能够形成内建电场，内建电场的方向从u型GaN皇指向P型GaN皇，内建电场可以改变载流子分布，具体地，在内建电场作用下P型GaN产生的空穴被驱赶到P型AlGaN层与P型GaN载流子层的界面处，增加了 P型GaN载流子层中的空穴浓度；该外延片制成的芯片工作时，由于P型GaN载流子层中的空穴浓度高，导致P型AlGaN层的价带势皇高度变小，最终注入多量子阱有源层中的空穴浓度明显增加，所以大大提高了电子和空穴在多量子阱有源层中的复合效率，同时由于进入到量子阱中空穴数量的增加，使得越过多量子阱有源层逃逸到P型GaN载流子层的电子数量明显减少，电子溢漏的程度减小，进一步提高了大电流密度下GaN基LED的发光效率。
【附图说明】
[0024]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1是本发明实施例提供的GaN基发光二极管外延片的结构示意图；
[0026]图2是本发明实施例提供的GaN基发光二极管外延片制备方法的流程图。
【具体实施方式】
[0027]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0028]图1是本发明实施例提供的一种GaN基发光二极管外延片的结构示意图，适用于蓝绿光波的GaN基LED，参见图1，该GaN基发光二极管外延片包括:衬底100，以及依次覆盖在衬底100上的u型GaN层101、N型GaN层102、多量子阱有源层103、P型AlGaN层104、以及P型GaN载流子层105，该多量子阱有源层103包括:交替生长的多个InGaN阱层113和多个GaN皇层123。
[0029]具体地，多个GaN皇层123中的靠近P型AlGaN层的GaN皇层123包括u型GaN皇1231和P型GaN皇1232，P型AlGaN层覆盖在P型GaN皇上。
[0030]其中，InGaN阱层113和GaN皇层123的层数均为6。
[0031]其中，P型GaN皇1232可以为Mg掺杂的GaN皇，Mg源的流量F的取值范围为:0
<F彡150sccm，Mg源的流量F是指制备P型GaN皇1232时，通入Mg源的流量。
[0032]其中，u型GaN皇1231的厚度为dl，0 < dl < 20nm，P型GaN皇1232的厚度为d2，0 < d2 15nm，6 < dl+d2 20nm。
[0033]进一步地，u型GaN层101的厚度为I?4um (优选2um)，N型GaN层102的厚度为I?4um(优选2um)，InGaN讲层113的厚度为2.8?3.8nm(优选为3?3.5nm), GaN皇层123的厚度为6nm?20nm(优选为8?15nm)，P型AlGaN层104的厚度为20?80nm(优选50nm)，P型GaN载流子层105的厚度为100?500nm(优选200nm)。
[0034]在本实施例中，衬底100包括但不限于蓝宝石衬底。
[0035]本发明提供的外延片包括:衬底，和依次覆盖在衬底上的u型GaN层、N型GaN层、多量子阱有源层、P型AlGaN层以及P型GaN载流子层，其中多量子阱有源层由InGaN阱层/GaN皇层结构构成，多个GaN皇层中的最靠近P型AlGaN层的GaN皇层由u型GaN皇/P型GaN皇构成。u型GaN皇/P型GaN皇结构类似PN结结构，能够形成内建电场，内建电