[发明专利]一种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，特别涉及一种发光二极管的外延片及其制备方法。

背景技术

在发光二极管产业的发展中，宽带隙(Eg＞2.3eV)半导体材料GaN发展迅速，被广泛应用于照明、显示屏、信号灯、背光源、玩具等领域。

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，所以在InGaN层与GaN层异质界面处存在较大的应力，导致很强的压电极化。压电极化又会引起量子限制斯塔克效应，从而使发光二极管的发光效率难以提升。为了减少多量子阱层中由于晶格失配产生的应力，现有技术在N型层和多量子阱层之间增加了一个应力释放层。应力释放层为周期结构，其每个周期包括InGaN层和生长在InGaN层之上的GaN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：

为了让应力释放层的晶格常数更接近多量子阱层，通常会让应力释放层中的InGaN层中的In组分的含量达到一个较高的要求，同时为了保证应力释放层的晶体质量通常会采用较高的生长温度，但是由于In-N键的强度很弱，过高的温度会造成很多In原子从InGaN层的生长表面解吸附而不能掺入到晶格当中，从而造成应力释放层中的InGaN层中的In组分的含量很难达到要求，而采用较低的温度生长时，在表面扩散移动的In原子只有少量被N的悬键俘获以形成In-N键，扩散移动的In原子在InGaN层的表面形成In滴(即从外延片上直接观察到的白点)，In滴的形成和长大过程与In原子掺入到晶格是相矛盾的，从而也使应力释放层中的InGaN层中的In组分的含量很难达到一个较高的要求。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种发光二极管的外延片及其制备方法，使应力释放层中的每层In_xGa_1-xN层均生长在InN层之上，在富In的氛围下，In-N键的形成概率高，In原子可以更容易地掺入到晶格结构中，形成In组分含量较高的In_xGa_1-xN层，技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种发光二极管的外延片，所述外延片包括衬底、依次生长在所述衬底上的缓冲层、N型层、应力释放层、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层和生长在所述In_yGa_1-yN层之上的GaN层，0<y＜1，所述应力释放层为周期结构，所述应力释放层的每个周期包括GaN层、InN层和生长在所述InN层之上的In_xGa_1-xN层，0<x＜y。

可选地，所述应力释放层的每个周期包括InN层、生长在所述InN层之上的In_xGa_1-xN层和生长在所述In_xGa_1-xN层之上的GaN层。

可选地，所述应力释放层的每个周期包括GaN层、生长在所述GaN层之上的InN层和生长在所述InN层之上的In_xGa_1-xN层。

进一步地，在所述应力释放层的最后一层In_xGa_1-xN层上生长一层GaN层。

优选地，所述应力释放层的每个周期中的所述In_xGa_1-xN层与所述GaN层的厚度均大于所述InN层的厚度。

可选地，所述应力释放层中的每层所述InN层的厚度大于0nm，且所述应力释放层中的每层所述InN层的厚度小于或等于2nm，所述应力释放层中的每层所述In_xGa_1-xN层的厚度范围为1～20nm，所述应力释放层中的每层所述GaN层的厚度范围为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层的厚度小于所述GaN层的厚度。