[发明专利]一种发光二极管的外延片及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电子制造技术领域，特别涉及一种发光二极管的外延片及制备方法。

背景技术

LED(Light Emitting Diode，发光二极管)具有体积小、寿命长、功耗低等优点，目前被广泛应用于汽车信号灯、交通信号灯、显示屏以及照明设备。

现有的LED主要包括衬底和依次层叠在衬底上的u-GaN层、n型层、发光层、电子阻挡层和p型层，电子阻挡层用于阻挡电子，避免电子溢流到p型层，p型层通常采用Mg掺杂，用于提供空穴。

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：

获得高亮度的发光二极管，关键要提高载流子的浓度。载流子包括空穴和电子，在现有技术中，电子的浓度已经可以达到比较高的水平，但是空穴的浓度仍然难以提高。空穴的浓度与掺杂的Mg的浓度和Mg的激活率有关，由于难以向p型层中掺杂高浓度的Mg，而Mg的激活能又很高，会导致Mg的激活率很低，因此p型层中难以提供高浓度的空穴，从而使得LED的发光效率受到限制。

发明内容

为了解决现有LED中p型层难以提供高浓度的空穴导致的LED发光效率低的问题，本发明实施例提供了一种发光二极管的外延片及制备方法。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种发光二极管的外延片，所述外延片包括衬底和依次层叠在所述衬底上的u-GaN层、n型层、发光层、电子阻挡层和p型层，所述电子阻挡层包括交替层叠设置的至少2层高温子层和至少2层低温子层，所述高温子层为Al_xGa_1-xN层或InAl_xGa_1-xN层，所述低温子层为p-GaN层，所述高温子层的生长温度高于所述低温子层的生长温度，所述低温子层的掺杂元素为Mg，其中，0＜x＜1。

优选地，每层所述高温子层的厚度为2～20nm。

优选地，每层所述低温子层的厚度为2～20nm。

可选地，任意相邻的所述高温子层中的Al组分含量相同或不同。

优选地，0＜x＜0.3。

优选地，所述外延片还包括p型接触层，所述p型接触层设置在所述p型层的远离所述电子阻挡层的一侧。

另一方面，本发明实施例还提供了一种外延片的制备方法，所述制备方法包括：

提供一衬底；

在所述衬底上依次外延生长u-GaN层、n型层、发光层、电子阻挡层和p型层，所述电子阻挡层包括交替层叠设置的至少2层高温子层和至少2层低温子层，所述高温子层为Al_xGa_1-xN层或InAl_xGa_1-xN层，所述低温子层为p-GaN层，所述高温子层的生长温度高于所述低温子层的生长温度，所述低温子层的掺杂元素为Mg，其中，0＜x＜1。

可选地，所述高温子层的生长温度为800～1100℃。

可选地，所述低温子层的生长温度为700～1000℃。

可选地，任意一层所述高温子层的生长温度比任意一层所述低温子层的生长温度高至少50℃。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过将电子阻挡层设置为包括交替层叠设置的至少2层高温子层和至少2层低温子层的形式，其中高温子层为Al_xGa_1-xN层或InAl_xGa_1-xN层，低温子层为p-GaN层，Al_xGa_1-xN层或InAl_xGa_1-xN层的势垒比发光层的势垒高，从而可以阻挡电子，避免电子的溢流，同时由于低温子层的掺杂元素为Mg，且高温子层的生长温度高于低温子层的生长温度，因此在反应腔中进行外延片生长时，在生长高温子层前，会对反应腔进行一次加热，在完成一层高温子层的生长后又会对反应腔进行一次降温，该过程相当于对在生长该层高温子层之前的低温子层进行退火，在交替生长高温子层和低温子层的过程中，低温子层经过多次退火，有利于提高低温子层中的Mg的激活率，这样可以通过低温子层提供一定数量的空穴，使得总的空穴浓度得到提升，从而提高了LED的发光效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。