[发明专利]GaN基垂直LED结构及其制备方法

权利要求书

1.一种GaN基垂直LED结构，包括：

衬底，为透明、导电、与GaN晶格失配度在1％～15％的宽禁带半导体材料；

依次外延于衬底之上的缓冲层、n型GaN层、多量子阱发光层、p型GaN层以及反射膜；以及

p/n电极，分别位于反射膜的上方、衬底的背面；

其中，所述n型GaN层通过如下外延生长方法获得：结合采用暂停生长、间歇通NH₃、以及同时通NH₃源和Ga源的方法进行n型GaN层的生长；其中，所述暂停生长表示在升温至生长温度时关闭Ga源，暂停一预定时间的生长；所述间歇通NH₃表示Ga源和NH₃采取不同的时间分段进行通入，且重复预定的周期。

2.根据权利要求1所述的GaN基垂直LED结构，其中，所述衬底的材料为β-Ga₂O₃。

3.根据权利要求1所述的GaN基垂直LED结构，其中：

所述缓冲层的材料为：GaN或AlN；和/或

所述缓冲层的厚度介于2nm～50nm之间。

4.根据权利要求1所述的GaN基垂直LED结构，其中：

所述n型GaN层采用掺杂Si元素获得，掺杂浓度介于10¹⁸cm^-3～10²⁰cm^-3之间；和/或

所述n型GaN层的厚度介于2μm～6μm之间。

5.根据权利要求1所述的GaN基垂直LED结构，其中，所述多量子阱发光层的材料为：InxGaN/GaN，其中X的值为12～18，并且InGaN层的厚度介于2nm～3nm之间；GaN层的厚度介于10nm～12nm之间。

6.根据权利要求1所述的GaN基垂直LED结构，其中，所述p型GaN层采用掺杂Mg元素获得，掺杂浓度介于10¹⁷cm^-3～10¹⁸cm^-3之间。

7.根据权利要求1所述的GaN基垂直LED结构，其中，所述反射膜的材料为金属材料。

8.一种如权利要求1至7任一项所述的GaN基垂直LED结构的制备方法，包括：

准备衬底，将准备好的衬底置于MOCVD设备中进行退火处理；

在退火处理后的衬底上依次外延生长缓冲层、n型GaN层、多量子阱发光层、p型GaN层以及反射膜；以及

分别在反射膜之上和衬底的背面制备p/n电极，完成GaN基垂直LED结构的制备；

其中，外延生长n型GaN层、p型GaN层的方法包括：结合采用暂停生长、间歇通NH₃、以及同时通NH₃源和Ga源的方法进行n型GaN层、p型GaN层的生长；其中，所述暂停生长表示在升温至生长温度时关闭Ga源，暂停一预定时间的生长；所述间歇通NH₃表示Ga源和NH₃采取不同的时间分段进行通入，且重复预定的周期。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其中，所述n型GaN层、p型GaN层的生长温度介于1000℃～1100℃之间，达到预定温度时关闭Ga源预定时间；所述间歇通NH₃生长100～500个周期。

10.根据权利要求8或9所述的制备方法，其中：

所述缓冲层、n型GaN层、多量子阱发光层、P型GaN层均采用MOCVD的方法依次进行外延生长；

所述缓冲层的生长条件为：在N₂氛围下，生长温度介于480℃～550℃之间；

所述准备衬底包括衬底的清洗，该清洗是在质量分数为98％的浓硫酸、双氧水按照3∶1的体积比配置成的溶液里进行的。