[发明专利]一种适合高电流密度的GaN基LED外延结构及其生长方法

权利要求书

1.一种适合高电流密度的GaN基LED外延结构及其生长方法，其LED外延结构，从下向上的顺序依次包括：蓝宝石衬底、低温GaN成核层、高温GaN缓冲层、高温u-GaN层、高温复合n型GaN层、多周期量子阱发光层、p型AlGaN电子阻挡层、高温p型GaN层、p型GaN接触层，其特征在于：

其生长方法包括以下具体步骤：

步骤一，将蓝宝石衬底在氢气气氛里进行退火，清洁所述衬底表面，温度控制在1050-1100℃之间，然后进行氮化处理5-8min，石墨盘转速稳定在1000转/分钟；

步骤二，将温度下降到500-550℃之间，生长20-30nm厚的低温GaN成核层，生长压力控制在450-550Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在60-120之间，石墨盘转速稳定在600转/分钟，TMGa作为Ga源；

步骤三，所述低温GaN成核层生长结束后，停止通入TMGa，进行原位退火处理；

步骤四，所述高温GaN缓冲层生长结束后，生长一层高温u-GaN层；

步骤五，所述高温u-GaN层生长结束后，先生长一层高温复合n型GaN层；

步骤六，所述高温复合n型GaN层生长结束后，生长多周期量子阱发光层，多周期量子阱发光层，由7-10个周期的InGaN/GaN阱垒结构组成，单个量子阱的周期在6-10nm之间，且In_yGa_1-yN(y＝0.2-0.3)阱层和GaN垒层的厚度在1:1-1:1.5之间；量子阱和量子垒层的部分生长条件相同，如生长压力均在320-370Torr之间，Ga源均由TEGa提供，石墨盘转速均在550-650转/分钟之间；另InGaN量子阱层，生长温度在770-820℃之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在2000-2500之间；另GaN量子垒层，生长温度在900-950℃之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在3000-3500之间，此层采取非故意掺杂方式生长；

步骤七，所述多周期量子阱发光层结束后，生长p型AlGaN电子阻挡层；

步骤八，所述p型AlGaN电子阻挡层结束后，生长高温p型GaN层；

步骤九，所述高温p型GaN层生长结束后，生长厚度5-10nm之间的p型GaN接触层，使用TEGa提供Ga源，利用Cp2Mg提供Mg源，Mg掺杂浓度在10¹⁴-10¹⁵cm^-3之间，利用TMIn源提供In掺杂，In/Ga比控制在0.1-0.3之间，控制生长温度在750-800℃之间，压力在150-250Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在1000-1500之间；

以上外延层生长结束后，将反应室压力降到100Torr，温度降至750℃，采用纯氮气氛围进行退火处理5-10min，然后降至室温，结束生长；

所述步骤三中退火温度升高至1030-1050℃之间，退火时间在5-8min之间；退火之后，将温度调节至960-1030℃之间，外延生长厚度为500-800nm间的高温GaN缓冲层，生长压力在450-550Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在200-300之间，石墨盘转速稳定在1200转/分钟，TMGa作为Ga源。

2.根据权利要求1所述的一种适合高电流密度的GaN基LED外延结构及其生长方法，其特征在于：所述步骤四中高温u-GaN层生长厚度在2-2.5um之间，生长过程温度控制在1060-1100℃之间，生长压力在180-230Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在100-200之间，石墨盘转速稳定在1200转/分钟，利用TMGa作为Ga源。