[发明专利]一种GaN基发光二极管外延结构及其制备方法

权利要求书

1.一种GaN基发光二极管外延结构从下向上依次为：衬底层、氮化镓低温缓冲层、未掺杂的高温氮化镓层、n型氮化镓层、n型铝铟镓氮层、复合多量子阱层、p型电子阻挡层、p型氮化镓层，其特征在于复合多量子阱层从下向上依次包括第一势垒层、超晶格应力调制层、第二势垒层、高温浅量子阱层与低温发光量子阱层。

2.根据权利要求1所述的发光二极管外延结构的复合多量子阱层，其特征在于：第一势垒层与第二势垒层为n型氮化镓层或铟镓氮层，厚度在5nm至200nm之间，生长温度在750℃至950℃之间，生长压力在100Torr至500Torr之间。

3.根据权利要求1所述的发光二极管外延结构的复合多量子阱层，其特征在于：超晶格应力调制层为包括2至200个周期的InxGa1-xN/GaN(0＜x＜0.5)超晶格结构，阱InxGa1-xN的厚度在1nm至15nm之间，垒GaN的厚度在1nm至20nm之间，其中阱和垒的生长温度在750℃至950℃之间；生长压力在100Torr至500Torr之间。

4.根据权利要求1所述的发光二极管外延结构的复合多量子阱层，其特征在于：高温浅量子阱层为包括1至10个周期的InyGa1-yN/GaN(0＜y＜0.5)多量子阱，阱InyGa1-yN的厚度在1nm至10nm之间，生长温度在700℃至850℃之间，垒GaN的厚度在1nm至15nm之间，生长温度在800℃至950℃之间，1至10个周期的InyGa1-yN(0＜y＜0.5)的厚度可以是一样的，可以是厚薄交替的，也可以是逐渐变厚或者逐渐变薄的。

5.根据权利要求1所述的发光二极管外延结构的复合多量子阱层，其特征在于：低温发光量子阱层为包括1至20个周期的多量子阱，每个周期的量子阱结构包括预覆盖层、低温阱层、生长停顿层、覆盖层及低温势垒层，即每个周期的低温发光量子阱层为按顺序生长低温势垒层，在所述低温势垒层上生长预覆盖层，在所述预覆盖层上生长低温阱层，在所述低温阱层上生长覆盖层。

6.根据权利要求5所述的发光二极管外延结构的低温发光量子阱层，其特征在于：生长所述预覆盖层的步骤包括：在纯氮气的条件下，保持生长压力为100Torr至500Torr之间，通入流量为30至200升/分钟的NH3和流量为30至900sccm的TMIn，形成厚度为1nm至30nm充当低温阱层晶籽的InbN(0＜b＜0.5)预覆盖层。

7.根据权利要求5所述的发光二极管外延结构的低温发光量子阱层，其特征在于：生长所述低温阱层的步骤包括：保持各种条件和预覆盖层生长条件一样，通入流量为30至200升/分钟的NH3，流量为30至900sccm的TMIn和流量为100至500sccm的TEGa，在预覆盖层上形成厚度为2nm至20nm类量子点结构的InzGa1-zN(0＜z＜0.5)低温阱层。

8.根据权利要求5所述的发光二极管外延结构的低温发光量子阱层，其特征在于：生长所述生长停顿层的步骤包括：保持各种条件和低温阱层生长条件一样，停止通入TMIn和TEGa，升高生长温度10至50℃或者通入500至3000sccm的H2或者纯氮气氛围控制低温阱层类量子点的尺寸与密度，同时改善均匀性及长晶品质。

9.根据权利要求5所述的发光二极管外延结构的低温发光量子阱层，其特征在于：生长所述覆盖层的步骤包括：保持各种条件和生长停顿层生长条件一样，升高80至150℃生长温度至低温势垒层目标温度的过程中，通入流量为30至200升/分钟的NH3，流量为100至500sccm的TEGa形成厚度为1nm至10nm的GaN覆盖层以对低温阱层在温度升高时的保护。

10.根据权利要求5所述的发光二极管外延结构的低温发光量子阱层，其特征在于：生长所述低温势垒层的步骤包括：保持各种条件和覆盖层生长条件一样，通入流量为30至200升/分钟的NH₃，流量为20至200sccm的TMIn和流量为300至600sccm的TEGa，在覆盖层上形成厚度为5nm至20nm的InaGa1-aN(0＜a＜0.5)低温势垒层。