[发明专利]一种氮化镓基发光二极管外延片及其生长方法

说明书

本发明公开了一种氮化镓基发光二极管外延片及其生长方法，属于发光二极管领域。所述发光二极管外延片包括衬底、以及依次层叠在所述衬底上的低温缓冲层、高温缓冲层、无掺杂GaN层、N型层、发光层MQW和P型层，其特征在于，所述高温缓冲层为未掺杂的InGaN层和掺镁的InGaN层交替生长的层叠结构，所述未掺杂的InGaN层的数量为n，所述掺镁的InGaN层的数量为n‑1，n>2且n为整数。通过在高温缓冲层掺杂镁，高温缓冲层主要是三维生长模式，镁有利于三维生长的优势，减少缺陷，提高材料的晶体质量。通过在高温缓冲层加入一点铟杂质，可以有效减少位错数量，减少缺陷，提高材料的晶体质量，从而提高发光二极管的内量子效率和抗静电能力。

技术领域

本发明涉及发光二极管领域，特别涉及一种氮化镓基发光二极管外延片及其生长方法。

背景技术

以氮化镓为代表的半导体发光二极管，因具有禁带宽度大、高电子饱和电子漂移速度、耐高温、大功率容量等优良特性。

现有的氮化镓基发光二极管外延层的制备方法主要是在基底上进行外延材料生长。现有的氮化镓基外延主要是异质外延，其衬底材料与外延材料不同，通常具有晶格失配度大的问题，难以生长出高质量的外延层。目前主要采用的方法是首先在基底上用低温低压的方法形成三维岛状结构的晶粒，即缓冲层，然后在缓冲层晶粒上面生长包括无掺杂GaN层、N型层、发光层MQW(Multiple Quantum Well)和P型层。

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：

由于现有的缓冲层采用三维生长模式，而现有的生长条件多为低温低压的生长，低温低压的生长条件容易导致刃位错、螺旋位错等晶格缺陷，且位错一旦产生就很难消除，位错穿过无掺杂GaN层、N型层至发光层MQW。当正向电流通过，N型层中的电子和P型层中的空穴在被限制在量子阱层中复合发光时，位错缺陷会导致内量子效率降低。

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氮化镓基发光二极管外延片及其生长方法，所述技术方案如下：

一方面，本发明提供了一种氮化镓基发光二极管外延片，包括衬底、以及依次层叠在所述衬底上的低温缓冲层、高温缓冲层、无掺杂GaN层、N型层、MQW发光层和P型层，

所述高温缓冲层为未掺杂的InGaN层和掺镁的InGaN层交替生长的层叠结构，所述未掺杂的InGaN层的数量为n，所述掺镁的InGaN层的数量为n-1，n>2且n为整数；

所述高温缓冲层中未掺杂的InGaN层和掺镁的InGaN层均为In_xGa_1-xN层，0<x<0.1；

所述高温缓冲层采用delta掺杂方式掺杂镁，所述delta掺杂方式包括：

第一步，通入镓源和铟源，生长50～100nm的高温缓冲层；

第二步，停止通入镓源和铟源，通入5-80s的镁源，然后停止通入镁源；

交替执行第一步和第二步，直至所述高温缓冲层的厚度达到设定值。

可选地，所述高温缓冲层的厚度为100-500nm。

另一方面，本发明提供了一种氮化镓基发光二极管外延片的生长方法，所述方法包括：

提供一衬底；

在所述衬底上依次生长低温缓冲层、高温缓冲层、无掺杂GaN层、N型层、MQW发光层和P型层，

其中，所述高温缓冲层为未掺杂的InGaN层和掺镁的InGaN层交替生长的层叠结构，所述未掺杂的InGaN层的数量为n，所述掺镁的InGaN层的数量为n-1，n>2且n为整数；