新型發(fā)光二極管外延片及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及發(fā)光二極管(英文Light Emitting D1de，簡(jiǎn)稱(chēng)LED)領(lǐng)域，特別涉及一種新型發(fā)光二極管外延片及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]LED作為一種高效、綠色環(huán)保的新型固態(tài)照明光源，具有體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)、可靠性高及使用功耗低等優(yōu)點(diǎn)，因而在照明領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，同時(shí)LED在手機(jī)、顯示屏等背光方面的應(yīng)用也愈來(lái)愈熱門(mén)。現(xiàn)有的GaN基LED芯片結(jié)構(gòu)包括襯底、緩沖層、N型GaN層、多量子阱層、P型GaN層等。
[0003]在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問(wèn)題:
[0004]由于應(yīng)用在背光上的發(fā)光二極管芯片的特點(diǎn)是細(xì)長(zhǎng)型的，該特性決定其橫向電流擴(kuò)展能力比其它類(lèi)型應(yīng)用的芯片要差很多，所以如何提高背光芯片的橫向擴(kuò)展能力以改善發(fā)光分布的均勻性迫在眉睫。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種新型發(fā)光二極管外延片及其制備方法。所述技術(shù)方案如下:
[0006]第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種新型發(fā)光二極管外延片，所述新型發(fā)光二極管外延片包括:襯底，以及依次覆蓋在所述襯底上的u型GaN層、N型GaN層、多量子阱有源層和P型GaN載流子層，所述多量子阱有源層包括交替生長(zhǎng)的多個(gè)InGaN阱層和多個(gè)GaN皇層；
[0007]所述新型發(fā)光二極管外延片還包括:設(shè)置在所述N型GaN層和所述多量子阱有源層之間的電流擴(kuò)展層，所述電流擴(kuò)展層的結(jié)構(gòu)為η個(gè)周期的GaN/Al xGaN/A I yGaN ,0.1 <x<
0.35，沿所述N型GaN層到所述多量子阱有源層的方向，y的取值按如下方式變化:從X遞減到O，η為正整數(shù)。
[0008]在本發(fā)明實(shí)施例的一種實(shí)現(xiàn)方式中，210。
[0009]在本發(fā)明實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，每個(gè)周期中GaN的厚度dl:5nm<dl <30nm，每個(gè)周期中AlxGaN和AlyGaN的厚度均為d2:3nm<d2 < 15nm。
[0010]在本發(fā)明實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，在所述電流擴(kuò)展層中，GaN的摻Si量ml為:Osccm < ml < 30sccm，AlxGaN和AlyGaN層的慘Si量均為m2: 1sccm < m2 < 30sccm。
[0011]在本發(fā)明實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述u型GaN層的厚度為I?4um。
[0012]第二方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種新型發(fā)光二極管外延片制備方法，所述方法包括:
[0013]提供一襯底；
[0014]在所述襯底上依次生長(zhǎng)u型GaN層和N型GaN層；
[0015]在所述N型GaN層上生長(zhǎng)電流擴(kuò)展層，所述電流擴(kuò)展層的結(jié)構(gòu)為η個(gè)周期的GaN/AlxGaN/AlyGaN，0.1 < x < 0.35，沿所述N型GaN層到多量子阱有源層的方向，y的取值按如下方式變化:從X遞減到O，η為正整數(shù)；
[0016]在所述電流擴(kuò)展層上生長(zhǎng)所述多量子阱有源層，所述多量子阱有源層包括交替生長(zhǎng)的多個(gè)InGaN阱層和多個(gè)GaN皇層；
[0017]在所述多量子阱有源層上生長(zhǎng)P型GaN載流子層。
[0018]在本發(fā)明實(shí)施例的一種實(shí)現(xiàn)方式中，2Sng 10。
[0019]在本發(fā)明實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，每個(gè)周期中GaN的厚度dl:5nm<dl <30nm，每個(gè)周期中AlxGaN和AlyGaN的厚度均為d2:3nm<d2 < 15nm。
[0020]在本發(fā)明實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，在所述電流擴(kuò)展層中，GaN的摻Si量ml為:Osccm < ml < 30sccm，AlxGaN和AlyGaN層的慘Si量均為m2: 1sccm < m2 < 30sccm。
[0021]在本發(fā)明實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述u型GaN層的厚度為I?4um。
[0022]本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果是:
[0023]本發(fā)明提供的外延片包括:襯底，和依次覆蓋在襯底上的u型GaN層、N型GaN層、多量子阱有源層以及P型GaN載流子層，該外延片還包括:設(shè)置在N型GaN層和多量子阱有源層之間的電流擴(kuò)展層，電流擴(kuò)展層的結(jié)構(gòu)為η個(gè)周期的GaN/AlxGaN/AlyGaN，其中GaN為低摻Si或者不摻Si的GaN層，AlxGaN和AlyGaN層均摻雜少量Si ,AlxGaN層為Al組分為X的AlxGaN層，AlyGaN層為Al組分為y的AlyGaN層，0.1 < x < 0.35，沿N型GaN層到多量子阱有源層的方向，y從X遞減到0，一方面，因?yàn)锳lGaN能帶較高，電子不易通過(guò)起到阻擋作用，使電流橫向擴(kuò)展能力增加，同時(shí)，AlGaN層的電阻也較好，進(jìn)一步增加電流的橫向擴(kuò)展能力，通過(guò)這種結(jié)構(gòu)優(yōu)化生長(zhǎng)的外延片橫向電流擴(kuò)展得到明顯的改善，進(jìn)而使得發(fā)光均勻性得到改善，大大提高發(fā)光亮度;另一方面，由于AlGaN不容易生長(zhǎng)，容易長(zhǎng)壞影響亮度，所以控紳VlyGaN中y從X遞減到0，可以避免AlGaN長(zhǎng)壞影響亮度。
【附圖說(shuō)明】
[0024]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0025]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的新型發(fā)光二極管外延片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的新型發(fā)光二極管外延片制備方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0028]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種新型發(fā)光二極管外延片的結(jié)構(gòu)示意圖，適用于藍(lán)綠光波的GaN基LED，參見(jiàn)圖1，該新型發(fā)光二極管外延片包括:襯底100，以及依次覆蓋在襯底100上的u型GaN層101、N型GaN層102、多量子阱有源層103、以及P型GaN載流子層104，該多量子阱有源層103包括:交替生長(zhǎng)的多個(gè)InGaN阱層和多個(gè)GaN皇層。
[0029]其中，新型發(fā)光二極管外延片還包括:設(shè)置在N型GaN層102和多量子阱有源層103之間的電流擴(kuò)展層1 5，電流擴(kuò)展層1 5的結(jié)構(gòu)為η個(gè)周期的GaN/A I xGaN/A I yGaN，0.1 < X <0.35，沿N型GaN層到多量子阱有源層的方向，y的取值按如下方式變化:從X遞減到O，n為正整數(shù)。
[0030]其中，y的數(shù)值可以按照固定差值減小。
[0031]在本發(fā)明中，該外延片包括:設(shè)置在N型GaN層和多量子阱有源層之間的電流擴(kuò)展層，電流擴(kuò)展層的結(jié)構(gòu)為η個(gè)周期的GaN/AlxGaN/AlyGaN，其中GaN為低摻Si或者不摻Si的GaN層，AlxGaN和AlyGaN層均摻雜少量Si ,AlxGaN層為Al組分為X的AlxGaN層，AlyGaN層為Al組分為y的AlyGaN層，0.1 <x<0.35，沿N型GaN層到多量子阱有源層的方向，yWx遞減到O，通過(guò)這種結(jié)構(gòu)優(yōu)化生長(zhǎng)的外延片橫向電流擴(kuò)展得到明顯的改善，進(jìn)而使得發(fā)光均勻性得到改善，大大提高發(fā)光亮度。
[0032]可選地，2 Sn <10。采用上述范圍的η值，既可以避免由于η太大時(shí)，由于AlGaN晶體不容易生長(zhǎng)，容易長(zhǎng)壞影響亮度的問(wèn)題;又可以避免由于η太小，對(duì)發(fā)光均勻性的改善起不到作用的問(wèn)題。
[0033]優(yōu)選地，η為8。
[0034]可選地，每個(gè)周期中GaN的厚度dl:5nm<dl <30nm，每個(gè)周期中AlxGaN和AlyGaN的厚度均為d2:3nm< d2 < 15nm。其中，dl大于d2，這樣對(duì)電流的橫向擴(kuò)展有一定的作用，其次dl大于d2可以改善由于AlGaN材料造成的晶體質(zhì)量偏差。
[0035]優(yōu)選地，dl為 10nm，d2 為 5nm。
[0036]可選地，在電流擴(kuò)展層中，GaN的慘Si量ml為:Osccm < ml < 30sccm，AlxGaN和AlyGaN層的摻Si量均為m2:1OsccmS m2 <30sccm。其中，GaN少量摻雜或者不摻雜，摻雜濃度低電阻大，能夠起到橫向電流擴(kuò)展作用。
[0037]優(yōu)選地，ml為20sccm，m2為1sccm，GaN適當(dāng)摻雜Si在提高晶體質(zhì)量的同時(shí)降低電壓。AlGaN層通過(guò)上述摻Si量的摻雜可以進(jìn)一步改善橫向電流擴(kuò)展。
[0038]其中，InGaN講層和GaN皇層的層數(shù)均為6。
[0039]進(jìn)一步地，u型GaN層101的厚度為I?4μπι(優(yōu)選2μπι)，Ν型GaN層102的厚度為I?4μπι(優(yōu)選2μηι)，InGaN講層的厚度為2.8?3.8nm(優(yōu)選為3?3.5nm)，GaN皇層的厚度為6nm?20nm(優(yōu)選為8?15nm)載流子層104的厚度為100?500nm(優(yōu)選200nm)。
[0040]在本實(shí)施例中，襯底100包括但不限于藍(lán)寶石襯底。
[0041 ]本發(fā)明提供的外延片包括:襯底，和依次覆蓋在襯底上的u型GaN層、N型GaN層、多量子阱有源層以及P型GaN載流子層，該外延片還包括:設(shè)置在N型GaN層和多量子阱有源層之間的電流擴(kuò)展層，電流擴(kuò)展層的結(jié)構(gòu)為η個(gè)周期的GaN/AlxGaN/AlyGaN，其中GaN為低摻Si或者不摻Si的GaN層，AlxGaN和AlyGaN層均摻雜少量Si ,AlxGaN層為Al組分為X的AlxGaN層，AlyGaN層為Al組分為y