[发明专利]一种GaN基发光二极管的外延片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及发光二极管领域，特别涉及一种GaN基发光二极管的外延片及其制备方法。

背景技术

在LED(Light Emitting Diode，发光二极管)产业的发展中，宽带隙(Eg＞2.3eV)半导体材料GaN发展异常迅速，GaN基LED很快实现了商业化。

传统的GaN基发光二极管的外延片包括蓝宝石衬底，在蓝宝石衬底上依次生长的缓冲层、无掺杂的GaN层、N型层、多量子阱层和P型层。其中，多量子阱层为超晶格结构，每个周期包括交替生长的InGaN层和GaN层。由于InGaN与GaN之间存在较大的晶格失配，使得晶体质量较差，容易形成漏电流，并且多量子阱层中的InGaN层中存在较大的压应力，该压应力随着In组分的增加而增强，这种压应力会使阴离子和阳离子的排列发生移动，在InGaN层和GaN层界面处产生极化电荷，并在InGaN层和GaN层产生内建极化电场，压电极化又会引起量子限制斯塔克效应，从而降低LED的内量子效率。为了减少多量子阱层中的晶格失配，释放多量子阱层中的压应力，现有技术在N型层和多量子阱层之间引入了InGaN层和GaN层交替生长形成的超晶格结构作为应力释放层。

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：

由于现有技术中的应力释放层通常在低温恒温条件生长，其中的In的含量通常也比较高，这会很容易引入V型缺陷，V型缺陷会降低多量子阱层中的InGaN层与GaN层界面的陡峭度，并且该V型缺陷经过应力释放层的超晶格结构后会进一步放大，进而降低多量子阱层的晶体质量，降低发光二极管的内量子效率，并引入漏电通道，削弱LED器件的抗静电能力。

发明内容

为了解决现有技术中低温恒温条件生长的含In量较高的应力释放层中引入的V型缺陷的问题，本发明实施例提供了一种GaN基发光二极管的外延片及其制备方法。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种GaN基发光二极管的外延片，所述外延片包括衬底、生长在所述衬底上的缓冲层、N型层、多量子阱层和P型层，所述多量子阱层为超晶格结构，所述多量子阱层的每个周期包括In_yGa_1-yN层和GaN层，0<y＜1，所述外延片还包括生长在所述N型层和所述多量子阱层之间的应力释放层，所述应力释放层为超晶格结构，所述应力释放层的每个周期包括In_xGa_1-xN层和生长在所述In_xGa_1-xN层之上的GaN层，0<x＜y，从所述N型层一侧开始，所述应力释放层的生长温度随周期数逐渐降低，所述In_xGa_1-xN层中的In的含量随周期数逐层增加。

其中，所述应力释放层的周期数为2～20。

进一步地，所述应力释放层的每个周期的生长温度小于所述N型层的生长温度。

更进一步地，所述应力释放层的生长温度为800～1050℃，所述应力释放层的每个周期中的所述In_xGa_1-xN层的生长温度与所述GaN层的生长温度相同或不同。

可选地，所述应力释放层中的每层所述In_xGa_1-xN层的生长厚度为1～20nm，所述应力释放层中的每层所述GaN层的生长厚度为1～20nm。

可选地，所述应力释放层的每个周期中的所述In_xGa_1-xN层的生长厚度与所述GaN层的生长厚度相同或不同。

可选地，所述应力释放层中的每层所述GaN层掺杂，掺杂杂质元素为硅或锗，掺杂后的所述应力释放层中的每层所述GaN层的电子浓度范围为10¹⁷～10¹⁹cm^-3。

另一方面，本发明实施例提供了一种GaN基发光二极管的外延片的制备方法，所述方法包括：

提供一衬底；

在所述衬底上依次生长缓冲层和N型层，所述方法还包括：