[发明专利]一种提高发光效率的LED外延结构及其制作方法

权利要求书

1.一种提高发光效率的LED外延结构，其特征在于，包括：

衬底、以及在所述衬底一侧表面依次生长的缓冲层、N-GaN层、多量子阱结构以及P-GaN层；

其中，所述多量子阱结构由多个量子垒和量子阱交替形成，所述量子阱包括在所述量子垒上依次生长的InN层、InGaN层、GaN层以及AlInGaN层，所述GaN层和所述AlInGaN层构成Cap层，且在所述N-GaN层到所述P-GaN层之间，所述Cap层采用Al/In渐变的生长方式，能够起到极化匹配，形成高导带势垒，减小电子泄露的作用，并且在所述量子阱的生长初期，采用预通In的生长方式，形成InN团簇，增加In的并入，从而减少穿透位错，增加辐射复合发光。

2.根据权利要求1所述的LED外延结构，其特征在于，所述量子垒的生长周期为N+1，N为6～12；

第1至第N-3个量子垒的厚度为D_QB1，D_QB1＝7～16nm；

第N-1和第N-2个量子垒的厚度为D_QB2，D_QB1-D_QB2≥2～6nm；

第N个量子垒的厚度为D_QB3，D_QB3-D_QB2≤2～4nm；

第N+1个量子垒的厚度为D_QB4，D_QB4＝18～30nm。

3.根据权利要求2所述的LED外延结构，其特征在于，第1至第N个量子垒均为GaN层，第N+1个量子垒为AlGaN层。

4.根据权利要求1所述的LED外延结构，其特征在于，所述量子阱的生长周期为N，N为6～12；

第1至第N-4个量子阱中In组分为X，且逐渐增加，0.05≤X≤0.3；

第N-3个和第N-2个量子阱中In组分保持不变，为0.25～0.3；

第N-1个和第N个量子阱中In组分为Y，且逐渐减小，0.1≤Y≤0.2。

5.根据权利要求1所述的LED外延结构，其特征在于，所述Cap层的厚度为1～5nm。

6.根据权利要求1所述的LED外延结构，其特征在于，还包括：

设置在所述衬底与所述缓冲层之间的未掺杂AlN低温成核层；

设置在所述P-GaN层背离所述多量子阱结构一侧表面的接触层；

设置在所述接触层背离所述P-GaN层一侧表面的P电极；

设置在所述N-GaN层背离所述缓冲层一侧表面的N电极。

7.根据权利要求1所述的LED外延结构，其特征在于，所述N-GaN层的厚度为1.3～1.8um，掺杂浓度为1-10x10¹⁸cm^-3。

8.根据权利要求1所述的LED外延结构，其特征在于，所述P-GaN层的厚度为100～150nm，掺杂浓度为5-10x10¹⁸cm^-3。

9.根据权利要求1所述的LED外延结构，其特征在于，所述衬底为蓝宝石衬底。

10.一种提高发光效率的LED外延结构的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：

提供一衬底；

在所述衬底的一侧表面依次生长缓冲层、N-GaN层、多量子阱结构以及P-GaN层；

其中，所述多量子阱结构由多个量子垒和量子阱交替形成，所述量子阱包括在所述量子垒上依次生长的InN层、InGaN层、GaN层以及AlInGaN层，所述GaN层和所述AlInGaN层构成Cap层，且在所述N-GaN层到所述P-GaN层之间，所述Cap层采用Al/In渐变的生长方式，能够起到极化匹配，形成高导带势垒，减小电子泄露的作用，并且在所述量子阱的生长初期，采用预通In的生长方式，形成InN团簇，增加In的并入，从而减少穿透位错，增加辐射复合发光。