[发明专利]一种LED外延结构及其制备方法与LED芯片

说明书

本发明公开一种LED外延结构及其制备方法与LED芯片。所述LED外延结构包括依次层叠设置的第一半导体层、多量子阱和第二半导体层，所述多量子阱由多个单量子阱层叠而成，其中，所述单量子阱包括依次层叠设置的第一GaN过渡层、InGaN势阱层、调控层、第二GaN过渡层以及GaN势垒层；其中，所述调控层包括In层或InN层。本发明该结构可以有效提高多量子阱的界面质量，抑制In的偏析，降低点缺陷密度；使阱垒层的界面更加陡峭、光滑，降低多量子阱中的V形缺陷密度，从而使非辐射复合率降低；使多量子阱中的穿透位错在界面处湮灭，降低穿透位错密度，从而降低漏电流，提高LED外延结构的发光效率。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种发光二极管(Light-Emitting Diode，简写为LED)外延结构及其制备方法与LED芯片。

背景技术

近年来，GaN(氮化镓)基LED由于其高可靠性、高性价比以及高效率而吸引人们的广泛注意，并被应用于各行业；而InGaN(氮化铟镓)材料通过成分调控，其能带隙可在0.7eV到6.2eV范围内连续可调，因此具有InGaN/GaN多量子阱结构的LED的发光覆盖整个可见光范围，在Mini/Micro LED(微型/迷你LED)显示方面有着巨大的应用前景。然而，当前高In组分的LED仍然面临着严重的内量子效率低下的问题，主要有两方面原因：第一，由于InN(氮化铟)和GaN之间存在较大的晶格失配，因此制备的InGaN/GaN多量子阱内存在很大的压应力，所产生的极化电场会导致电子和空穴在空间分离和波函数交叠减小，使辐射复合效率降低，最终降低内量子效率；第二，InGaN的生长过程中能够产生大量的缺陷及In的偏析，这些缺陷起到非辐射复合中心的作用，从而造成了非辐射复合的增加，使其内量子效率降低。

因此，为了提高高In组分LED的发光效率，人们进行了大量的探索，比如图形衬底的使用、位错阻挡层、应力释放层的引入以及电子阻挡层的应用等，这都在一定程度上提高了高In组分LED的发光效率。然而，目前多量子阱结构大多为垒层和阱层的简单周期性叠加，人们对多量子阱结构的调整及制备方法的改善较少，这决定了以上方法始终不能完美解决高In组分LED内量子效率低的问题。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种LED外延结构及其制备方法与LED芯片，旨在解决现有高In组分LED内量子效率低的问题。

本发明的技术方案如下：

一种LED外延结构，所述LED外延结构包括依次层叠设置的第一半导体层、多量子阱和第二半导体层，所述多量子阱由多个单量子阱层叠而成，其中，所述单量子阱包括依次层叠设置的第一GaN过渡层、InGaN势阱层、调控层、第二GaN过渡层以及GaN势垒层；其中，所述调控层包括In层或InN层。

可选地，所述多量子阱由n个单量子阱层叠而成，所述n为小于20的整数。

可选地，所述第一半导体层包括未掺杂的GaN缓冲层、位于所述未掺杂的GaN缓冲层上的u型GaN层、及位于所述u型GaN层上的n型GaN层，所述多量子阱位于所述n型GaN层上；

所述第二半导体层包括位于所述多量子阱上的p型AlGaN电子阻挡层、及位于所述p型AlGaN电子阻挡层上的p型GaN层。

可选地，所述多量子阱中In的摩尔含量≥25％。

一种LED芯片，其中，包括第一电极、第二电极和本发明所述的LED外延结构，所述第一电极设置于所述第一半导体层上，所述第二电极设置于所述第二半导体层上。

一种LED外延结构的制备方法，其中，所述方法包括：

提供衬底；

在所述衬底上生长第一半导体层；

在所述第一半导体层上生长多量子阱；

在所述多量子阱上生长第二半导体层；