[发明专利]一种改善GaN基LED量子阱结构提高载子复合效率的外延生长方法

权利要求书

1.一种改善GaN基LED量子阱结构提高载子复合效率的外延生长方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将衬底（1）在氢气气氛里进行退火1-10分钟，清洁所述衬底（1）表面，温度控制在1050-1080℃之间，然后进行氮化处理；

步骤二，将温度下降到450℃-650℃之间，生长15-35nm厚的低温GaN缓冲层（2），生长压力控制在4000-760 Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在500-3200之间；

步骤三，所述低温GaN缓冲层（2）生长结束后，对其原位进行热退火处理，停止通入TMGa，将所述衬底（1）的温度升高至950-1200℃之间，退火时间在5min至10min之间，退火之后，将温度调节至1000-1200℃之间，生长厚度为0.8μm-4μm间的未掺杂的高温GaN缓冲层（3），生长压力在100Torr-600 Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在300-3300之间；

步骤四，所述未掺杂的高温GaN缓冲层（3）生长结束后，生长一层掺杂浓度稳定的Si掺杂的N型GaN层（4），厚度在1.0-5.0μm之间，生长温度在1000℃-1200℃之间，生长压力在50-550 Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在300-3300之间；

步骤五，所述Si掺杂的N型GaN层（4）生长结束后，生长低温浅量子阱（5），所述浅量子阱（5）由5-15个周期的In_xGa_1-XN(0.04<x<0.4)/GaN 多量子阱组成，所述浅量子阱（5）的厚度在3nm-5nm之间，生长温度在720℃-920℃之间，压力在100Torr-600 Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在300-5000之间；

步骤六，所述浅量子阱（5）生长结束后，开始生长低温多量子阱发光层（6），所述多量子阱发光层（6）由3-15个周期的In_yGa_1-yN(x<y<1)/GaN 多量子阱组成，所述多量子阱的生长方式是类梯形形式，所述多量子阱中In的摩尔组分含量在10%-50%之间保持不变，所述多量子阱的厚度在2nm-5nm之间，生长温度在720℃-820℃之间，生长压力在200Torr-500 Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在400-5300之间；垒层分三部分进行生长，按先后顺序依次为量子垒（6a）、量子垒（6b）和量子垒（6c），且所述量子垒（6a）和量子垒（6b）均采用MO源渐进式方式生长，所有量子垒的的生长温度在820-920℃之间，压力在200Torr-500 Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在400-5300之间；

步骤七，所述多量子阱发光层（6）生长结束后，生长厚度10nm-100nm之间的低温P型GaN层(7)，生长温度在500℃-800℃之间，生长时间在5分钟-20分钟之间，压力在100Torr-500 Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在300-5300之间，在所述生长低温P型GaN层(7)的过程中，以N₂作为载气，并掺杂介质二茂镁；

步骤八，所述低温P 型GaN层(7)生长结束后，将温度升至900℃-1100℃之间，生长厚度10nm-100nm之间的P型AlGaN电子阻挡层(8)，生长压力在50Torr-400 Torr之间，生长时间在5-15分钟之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在1000-20000之间，所述P型AlGaN电子阻挡层(8)中的Al的摩尔组分含量控制在15%-40%之间，所述P型AlGaN电子阻挡层(8)的禁带宽度大于最后一个垒的禁带宽度，所述P型AlGaN电子阻挡层(8)的禁带宽度控制在4ev与5.5ev之间；

步骤九，所述P型AlGaN电子阻挡层（8）生长结束后，生长一层厚度0.1μm-0.9μm之间的高温P 型GaN层（9），其生长温度在850-1090℃之间，生长压力在100Torr-450 Torr之间，生长时间在5-20min之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在300-5000之间；

步骤十，所述高温P 型GaN层（9）生长结束后，生长一层厚度5nm-30nm之间的P型接触层（10），其生长温度在850℃-1050℃之间，压力在100Torr-500 Torr之间，生长时间在1-10min之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在1000-20000之间；

步骤十一，将反应室的温度降至650℃-800℃之间，采用纯氮气氛围中退火处理5-15min，然后降至室温，即得。