[发明专利]GaN基发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管

说明书

本发明提供一种GaN基发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管，GaN基发光二极管外延片包括多量子阱层，多量子阱层为量子阱层和量子垒层交替生长的周期性结构；其中，最后一个生长的量子垒层为复合量子垒层，复合量子垒层包括依次生长的InN子层、InAlGaN子层和AlN子层，InAlGaN子层的In组分沿外延生长方向渐变降低，且InAlGaN子层的Al组分沿外延生长方向渐变升高。本发明通过对最后一个量子垒做特殊设计，提升了量子阱层与P层的晶格匹配，能阶渐变过渡，有效的减小了量子阱与电子阻挡层价带形成的势垒尖峰，有利于空穴的注入，同时起到了部分电子阻挡层的作用，减少电子溢流，提升了发光二极管的发光效率，也有利于其抗静电能力的提升。

技术领域

本发明涉及GaN基发光二极管技术领域，特别涉及一种GaN基发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管。

背景技术

现阶段，GaN基发光二极管(Light Emitting Diode，简称：LED)由于其高效，节能，环保等优势，已经大量应用于固态照明领域以及显示领域，得到了广泛应用。多量子阱结构作为GaN基发光二极管发光的核心区域，由此也受到了广泛研究。

其中，多量子阱结构一般由InGaN量子阱层和GaN量子垒层交替层叠而成。传统的最后一个量子垒层是与前面量子垒层一样重复的GaN层，其与EBL电子阻挡层会产生较大的晶格失配和能带变化，能带的突变会在最后一个量子垒层部分形成一个势垒尖峰，不利于空穴的注入，影响发光效率。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种GaN基发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管，旨在解决背景技术当中的至少一个技术问题。

根据本发明实施例当中的一种GaN基发光二极管外延片，包括多量子阱层，所述多量子阱层为量子阱层和量子垒层交替生长的周期性结构；

其中，最后一个生长的量子垒层为复合量子垒层，所述复合量子垒层包括依次生长的InN子层、InAlGaN子层和AlN子层，所述InAlGaN子层的In组分沿外延生长方向渐变降低，且所述InAlGaN子层的Al组分沿外延生长方向渐变升高。

优选地，所述AlN子层的生长温度高于所述InN子层的生长温度，所述InAlGaN子层的生长温度渐变升高。

优选地，所述InAlGaN子层的生长温度从所述InN子层的生长温度渐变升高至所述AlN子层的生长温度，所述InN子层的生长温度为820～860℃，所述AlN子层的生长温度为870～920℃。

优选地，所述InAlGaN子层的In组分沿外延生长方向由第一组分值渐变降低至0；

所述InAlGaN子层的Al组分沿外延生长方向由0渐变升高至第二组分值；

其中，所述第一组分值为0.1-0.2，所述第二组分值为0.1-0.3。

优选地，所述InN子层的In组分小于等于所述第一组分值，所述AlN子层的Al组分为0.2-0.5。

优选地，所述复合量子垒层的厚度为8-15nm，其中，所述InN子层的厚度为0.5-3nm，所述InAlGaN子层的厚度为5-10nm，所述AlN子层的厚度为0.5-3nm。

优选地，还包括衬底、GaN低温缓冲层、不掺杂的GaN层、N型掺杂GaN层、电子阻挡层和p型掺杂GaN层；

其中，所述GaN低温缓冲层、所述不掺杂的GaN层、所述N型掺杂GaN层、所述多量子阱层、所述电子阻挡层和所述p型掺杂GaN层依次外延生长于所述衬底上。

根据本发明实施例当中的一种GaN基发光二极管外延片的制备方法，用于制备上述的GaN基发光二极管外延片，所述制备方法包括：

交替生长量子阱层和量子垒层，以制备多量子阱层，同时在生长最后一个的量子垒层时：