[发明专利]一种生长在Si衬底上的LED外延片及其制备方法

摘要

本发明公开了一种生长在Si衬底上的LED外延片，包括Si衬底、AlN成核层、AlxGa1‑xN步进缓冲层、AlN/GaN应力补偿层、Si掺n‑GaN层、InyGa1‑yN/GaN量子阱层、AlzGa1‑zN电子阻挡层和Mg掺p‑GaN层，所述AlN成核层、AlxGa1‑xN步进缓冲层、AlN/GaN应力补偿层、Si掺n‑GaN层、InyGa1‑yN/GaN量子阱层、AlzGa1‑zN电子阻挡层和Mg掺p‑GaN层依次生长在Si衬底上。本发明采用此结构外延生长量子阱层、电子阻挡层、p型GaN层，确保在外延降温过程中不产生裂纹，能够在Si衬底上外延出高质量的GaN薄膜，降低缺陷密度，提高LED的内量子效率。

主权项

一种生长在Si衬底上的LED外延片，其特征在于，包括Si衬底、AlN成核层、AlxGa1‑xN步进缓冲层、AlN/GaN应力补偿层、Si掺n‑GaN层、InyGa1‑yN/GaN量子阱层、AlzGa1‑zN电子阻挡层和Mg掺p‑GaN层，所述AlN成核层、AlxGa1‑xN步进缓冲层、AlN/GaN应力补偿层、Si掺n‑GaN层、InyGa1‑yN/GaN量子阱层、AlzGa1‑zN电子阻挡层和Mg掺p‑GaN层依次生长在Si衬底上，其中，x为0‑1，y为0‑1，z为0‑1；所述Si衬底以(111)晶面为外延面，晶体外延取向关系为：GaN(0001)晶面平行于Si(111)晶面，所述AlN成核层生长在Si(111)晶面上；所述AlxGa1‑xN步进缓冲层包括Al0.75Ga0.25N缓冲层、Al0.5Ga0.5N缓冲层和Al0.25Ga0.75N缓冲层，所述Al0.75Ga0.25N缓冲层、Al0.5Ga0.5N缓冲层和Al0.25Ga0.75N缓冲层从下到上依次生长在AlN成核层与AlN/GaN应力补偿层之间；所述AlN成核层的厚度为30‑300nm；所述Al0.75Ga0.25N缓冲层的厚度为120‑150nm，所述Al0.5Ga0.5N缓冲层的厚度为150‑200nm，所述Al0.25Ga0.75N缓冲层的厚度为200‑300nm，所述AlN/GaN应力补偿层中AlN层的厚度为5‑100nm，GaN层的厚度为50‑2000nm，AlN与GaN为交替生长的周期性结构，所述AlN/GaN应力补偿层层数为3‑5层；所述Si掺n‑GaN厚度为1000‑2000nm，其掺杂浓度为5x1017‑1x1019cm‑3；所述InyGa1‑yN/GaN量子阱层中，InyGa1‑yN阱层厚度为3‑5nm，GaN垒层厚度为5‑15nm，周期数为3‑10；所述AlzGa1‑zN电子阻挡层的厚度为5‑30nm；所述的Mg掺p‑GaN厚度为100‑300nm。