[发明专利]发光二极管外延片及其制备方法

说明书

本发明提供一种发光二极管外延片及其制备方法，所述发光二极管外延片包括：衬底，以及在衬底上依次层叠的缓冲层、三维成核层、二维恢复层、未掺杂的GaN层、N型GaN层、多量子阱层和P型层；多量子阱层包括x个周期性交替排布的混合极性量子阱层和量子垒层；混合极性量子阱层包括y个周期性交替排布的N极性面量子阱层和Ga极性面量子阱层。本发明解决了现有量子阱中因极化电场而导致的能带弯曲和倾斜所带来的降低了LED外延片的发光效率的问题。

技术领域

本发明涉及光电技术领域，特别涉及一种发光二极管外延片及其制备方法。

背景技术

GaN基的发光二极管（LED）被广泛的应用于日用照明、手机背光、汽车车灯等领域。而制备LED外延片是其中制备发光二极管的重要环节，目前制备LED外延片使用金属有机化学气相沉积（MOCVD）生长的GaN外延层，主要是Ga极性面（Ga-Poalr）GaN薄膜。

GaN晶体结构由于N原子的电负性强于Ga原子，因此在GaN晶体中，Ga原子和N原子间共价键的成键电子会发生偏移，电子偏移至靠近N原子，远离Ga原子，导致GaN晶体中产生极化电场，传统LED外延片中Ga极性面的量子阱存在压电极化电场和自发极化电场，极化电场的存在会致使量子阱中能带发生弯曲和倾斜，减少量子阱中电子和空穴的波函数交叠，从而降低电子和空穴复合效率，进而降低了LED外延片的发光效率。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种发光二极管外延片及其制备方法，以从根本上解决现有量子阱中因极化电场而导致的能带弯曲和倾斜所带来的降低了LED外延片的发光效率的问题。

根据本发明实施例的一种发光二极管外延片，包括：

衬底，以及在所述衬底上依次层叠的缓冲层、三维成核层、二维恢复层、未掺杂的GaN层、N型GaN层、多量子阱层和P型层；

所述多量子阱层包括x个周期性交替排布的混合极性量子阱层和量子垒层；

所述混合极性量子阱层包括y个周期性交替排布的N极性面量子阱层和Ga极性面量子阱层。

另外，根据本发明上述实施例的一种发光二极管外延片，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述量子垒层和所述混合极性量子阱层交替排布的周期x取值范围为：8≤x≤12；

所述N极性面量子阱层和所述Ga极性面量子阱层交替排布的周期y取值范围为：1≤y≤10。

进一步地，所述N极性面量子阱层为In_aAl_bGaN层，其中0≤a≤1，0≤b≤1 ，且a，b不同时为0；

所述Ga极性面量子阱层为In_αAl_βGaN层，其中0≤α≤1，0≤β≤1，且α，β不同时为0。

进一步地，所述N极性面量子阱层的厚度与所述Ga极性面量子阱层的厚度相同。

进一步地，所述N极性面量子阱层的厚度为0.1-5nm，所述Ga极性面量子阱层的厚度为0.1-5nm。

进一步地，所述P型层包括在所述多量子阱层上依次层叠的P型电子阻挡层、P型非掺杂GaN层、P型Mg掺杂GaN层和P型接触层。

根据本发明实施例的一种发光二极管外延片制备方法，所述方法包括：

提供一衬底；

在所述衬底上沉积缓冲层；

在所述缓冲层上沉积三维成核层；

在所述三维成核层上沉积二维恢复层；

在所述二维恢复层上沉积未掺杂的GaN层；