[发明专利]LED外延结构及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体发光器件技术领域，尤其涉及一种LED外延结构及其制备方法。

背景技术

发光二极管(Light-Emitting Diode，LED) 作为一种新型节能、环保固态照明光源，具有能效高、体积小、重量轻、响应速度快以及寿命长等优点，使其在很多领域得到了广泛应用，如固体照明光源、大屏幕显示、汽车尾灯、交通信号灯等。在LED众多应用中，作为普通照明光源是其最具有前景的一项。LED照明的核心问题之一是提高LED的可靠性，如不能实现高可靠性的LED光源，即使光效再好，也会限制其在各个领域的应用。因此，增强LED可靠性是LED的研究重点。

目前，GaN基LED结构的失效机理主要有以下几个方面：1）封装材料退化、2）金属点迁移、3）欧姆接触退化、4）静电失效、5）能级缺陷增长。

LED结构中的高温p-AlGaN层对MQW（Multiple Quantum Well，多量子阱）有源层具有破坏作用，通常采取在两者之间生长一层较厚且低温的u-AlGaN层来对MQW有源层进行保护，然而，该u-AlGaN层无法避免高温p型GaN层中的Mg扩散进入MQW有源层中，进而导致静电失效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种LED外延结构及其制备方法。

为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种LED外延结构，所述LED外延结构从下向上依次包括衬底、GaN成核层、N型GaN层、MQW有源层、高能级阻挡层及P型GaN层，其中，所述高能级阻挡层包括AlN层和/或AlN/AlGaN/AlN超晶格层。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述高能级阻挡层的厚度范围为10~60nm。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述高能级阻挡层的厚度范围为20~40nm。

作为本发明一实施方式的进一步改进，当所述高能级阻挡层为AlN/AlGaN/AlN超晶格层时，所述高能级阻挡层的Al含量范围为20%~30%。

为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种LED外延结构的制备方法，包括步骤：

提供一衬底；

在所述衬底上生长GaN成核层；

在所述GaN成核层上生长N型GaN层；

在所述N型GaN层上生长MQW有源层；

在所述MQW有源层上生长高能级阻挡层，所述高能级阻挡层包括AlN层和/或AlN/AlGaN/AlN超晶格层；

在所述高能级阻挡层上生长P型GaN层。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述高能级阻挡层的厚度范围为10~60nm。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述高能级阻挡层的厚度范围为20~40nm。

作为本发明一实施方式的进一步改进，当所述高能级阻挡层为AlN/AlGaN/AlN超晶格层时，所述高能级阻挡层的Al含量范围为20%~30%。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述高能级阻挡层的生长温度范围为700~900℃，其生长压力范围为50~300torr。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述高能级阻挡层的生长温度为800℃，其生长压力为100torr。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明一实施方式在MQW有源层及P型GaN层之间生长高能级阻挡层，所述高能级阻挡层可以有效提高MQW有源层与P型GaN层之间的能阶，从而有效防止P型GaN层中的Mg扩散进入MQW有源层中而导致静电失效，进而增强了LED外延结构的可靠性。

附图说明

图1是本发明一实施方式的LED外延结构示意图；

图2是本发明一实施方式的LED外延结构的制备方法步骤图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

如图1所示，为本发明一实施方式的一种LED外延结构100的示意图。

LED外延结构100从下向上依次包括：衬底10，GaN成核层20、N型GaN层30、MQW有源层40、高能级阻挡层50及P型GaN层60。

衬底10可由蓝宝石材料制成，当然，在其他实施方式中，衬底10也可以由其他衬底材料制成，例如Si、SiC等。

GaN成核层20优选为低温GaN成核层20，且可利用TMGa作为Ga源。