[发明专利]一种适合高电流密度的GaN基LED外延结构及其生长方法

摘要

本发明提供一种适合高电流密度的GaN基LED外延结构及其生长方法，其生长方法包括以下具体步骤复合n型GaN层生长结束后，生长多周期量子阱发光层，多周期量子阱发光层，由7‑10个周期的InGaN/GaN阱垒结构组成，单个量子阱的周期在6‑10nm之间，且InyGa1‑yN(y＝0.2‑0.3)阱层和GaN垒层的厚度在11‑11.5之间，此层采取非故意掺杂方式生长；本发明的可以有效提高芯片在高电流密度下的发光效率，其中在正常工作电流60mA条件下，本发明结构的芯片亮度较常规结构的芯片亮度提高20％以上。

主权项

一种适合高电流密度的GaN基LED外延结构及其生长方法，其LED外延结构，从下向上的顺序依次包括：蓝宝石衬底、低温GaN成核层、高温GaN缓冲层、高温u‑GaN层、高温复合n型GaN层、多周期量子阱发光层、p型AlGaN电子阻挡层、高温p型GaN层、p型GaN接触层，其特征在于：其生长方法包括以下具体步骤：步骤一，将蓝宝石衬底在氢气气氛里进行退火，清洁所述衬底表面，温度控制在1050‑1100℃之间，然后进行氮化处理5‑8min，石墨盘转速稳定在1000转/分钟；步骤二，将温度下降到500‑550℃之间，生长20‑30nm厚的低温GaN成核层，生长压力控制在450‑550Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在60‑120之间，石墨盘转速稳定在600转/分钟，TMGa作为Ga源；步骤三，所述低温GaN成核层生长结束后，停止通入TMGa，进行原位退火处理；步骤四，所述高温GaN缓冲层生长结束后，生长一层高温u‑GaN层；步骤五，所述高温u‑GaN层生长结束后，先生长一层高温复合n型GaN层；步骤六，所述高温复合n型GaN层生长结束后，生长多周期量子阱发光层，多周期量子阱发光层，由7‑10个周期的InGaN/GaN阱垒结构组成，单个量子阱的周期在6‑10nm之间，且InyGa1‑yN(y＝0.2‑0.3)阱层和GaN垒层的厚度在1:1‑1:1.5之间；量子阱和量子垒层的部分生长条件相同，如生长压力均在320‑370Torr之间，Ga源均由TEGa提供，石墨盘转速均在550‑650转/分钟之间；另InGaN量子阱层，生长温度在770‑820℃之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在2000‑2500之间；另GaN量子垒层，生长温度在900‑950℃之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在3000‑3500之间，此层采取非故意掺杂方式生长；步骤七，所述多周期量子阱发光层结束后，生长p型AlGaN电子阻挡层；步骤八，所述p型AlGaN电子阻挡层结束后，生长高温p型GaN层；步骤九，所述高温p型GaN层生长结束后，生长厚度5‑10nm之间的p型GaN接触层，使用TEGa提供Ga源，利用Cp2Mg提供Mg源，Mg掺杂浓度在1014‑1015cm‑3之间，利用TMIn源提供In掺杂，In/Ga比控制在0.1‑0.3之间，控制生长温度在750‑800℃之间，压力在150‑250Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在1000‑1500之间；以上外延层生长结束后，将反应室压力降到100Torr，温度降至750℃，采用纯氮气氛围进行退火处理5‑10min，然后降至室温，结束生长；所述步骤三中退火温度升高至1030‑1050℃之间，退火时间在5‑8min之间；退火之后，将温度调节至960‑1030℃之间，外延生长厚度为500‑800nm间的高温GaN缓冲层，生长压力在450‑550Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在200‑300之间，石墨盘转速稳定在1200转/分钟，TMGa作为Ga源。