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CN103236477B - 一种led外延结构及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种LED外延结构及其制备方法，自下而上依次包括：衬底；GaN成核层；若干对AlGaN/n-GaN交替堆叠结构组成的超晶格缓冲层；n-GaN层；MQW发光层；p-GaN层以及p型接触层；其特征在于：定义Al（n）代表第n对AlGaN/n-GaN超晶格缓冲层对中Al组分值，N（n）代表第n对AlGaN/n-GaN超晶格缓冲层对中n型杂质浓度值，Al（n）的变化趋势是先逐渐上升再逐渐下降，N（n）的变化趋势是先逐渐上升再逐渐下降。本发明提供的LED外延片结构，可有效在底层生长段充分释放由于蓝宝石衬底和GaN晶格不匹配造成的晶格失配导致的晶格应力，从而大大降低外延片在整个高温生长过程中的翘曲，提升外延片波长集中性及良率，同时有效提升GaN晶格质量，减少晶格位错密度，使器件光电特性更为稳定。

Description

一种LED外延结构及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种LED发光二极管外延（Epitaxy）结构及其制备方法。
背景技术
目前，商业化LED外延片垒晶多采用MOCVD方式制成。由于缺乏与GaN晶格匹配的衬底，GaN基LED外延片多是采用异质外延的方式在其他材料的衬底上垒晶而成。常用异质外延衬底为蓝宝石（Al2O3）、碳化硅（SiC）等；由于GaN与衬底之间的晶格失配及热膨胀系数差异均很大，无法直接生长高质量的GaN外延结构。如图1所示，现有常规的GaN基LED外延结构一般采用两步生长法，以蓝宝石衬底为例，先在低温环境下（400℃~700℃）生长一层底层GaN成核层，该层由于在低温下生长，未能形成二维层状生长，但可形成GaN成核晶种，为下一步形成高质量的二维层状生长奠定成核条件；其次升高温度至1000℃以上，配合以适当的生长速率及五三比，即可形成较高质量的GaN层结构；最后，在此较高质量的未掺杂的GaN结构层上，继续垒晶生长出n-GaN层，MQW有源层及p-GaN层，形成完整的GaN基LED外延结构。
尽管上述两步生长法可以规避由于衬底与GaN晶格失配及热失配差异很大从而造成的GaN结晶质量不高、翘曲应力大的问题，已经取得不错效果，且被广泛应用于商业化规模生产中，但采用该垒晶方式仍然存在一些问题。比如，低温GaN成核层和高温非掺杂GaN缓冲层生长后，其表面平整度只能达到几十个nm级的相对高度差，代表其GaN结晶性仍未有更高质量的改善，这点在高功率器件制作上，表现尤为明显，受制于底层GaN结晶性质量无法进一步提高一个等级，在其上垒晶而成的n-GaN层，MQW有源层及p-GaN层，薄膜电阻无法得到进一步降低。在大尺寸芯片应用例中，如在芯片尺寸为45mil*45mil大功率器件应用上，当通入350mA电流时，由于整个外延结构中薄膜电阻的串联累加贡献，通常其工作电压VF一般在3.1V或以上，不仅大大降低了光电转换效率，且增加了非辐射复合比例，造成功率器件产生更多热能，从而降低功率器件使用寿命。另一方面，为了降低LED生产成本，现有商业化生产越来越多地引入更大尺寸的外延垒晶及芯片制程技术，如从现有2英寸衬底及外延片向4英寸及6英寸的衬底及外延片发展，从而提高单位时间产出，大幅降低生产成本。更大尺寸的衬底及外延片，由于晶格不匹配及热膨胀系数不匹配，会造成更大的翘曲及晶格应力，无法形成在原有的2英寸小尺寸外延片上实现的较好的二维层状生长结构，导致GaN底层结晶性较低，表面粗糙度大，生长完全结构后，电性良率偏低，工作电压VF较容易偏大，且波长良率低，最终无法实现更大尺寸外延片（如4英寸及以上）规模化量产。
针对上述问题，专利号为201110451083.2的中国发明专利，提出一种介于高温非掺杂GaN缓冲层及N型GaN层之间的插入层，该插入层为AlxGa1-xN层或InyAl1-yN层或由AlxGa1-xN层和InyAl1-yN层叠置组成，其中0.1<x<1.0，0<y<0.25，可以提高电子在N型GaN层的横向运动，实现更高的载流子注入效率，有效降低薄膜电阻，从而降低工作电压VF，但无法同时更为有效地释放晶格失配及热失配造成的翘曲及晶格应力。
发明内容
针对所述的现有LED外延生长技术中的不足，本发明提出一种采用Al组分呈抛物线性渐变的AlGaN超晶格底层缓冲层的LED外延结构及其制备方法，其自下而上依次包括：提供一衬底；在所述衬底上垒晶而成的GaN成核层；在所述GaN成核层上垒晶而成的由若干对AlGaN/n-GaN 结构层组成的超晶格缓冲层；在所述AlGaN/n-GaN 超晶格缓冲层上垒晶而成的n-GaN层；在所述N型GaN层上垒晶而成的MQW发光层；在所述MQW发光层上垒晶而成的p-GaN层以及在所述p-GaN层上垒晶而成的p型接触层；定义Al（n）代表第n对AlGaN/n-GaN超晶格缓冲层对中Al组分值，N（n）代表第n对AlGaN/n-GaN超晶格缓冲层对中n型杂质浓度值，Al（n）的变化趋势是先逐渐上升再逐渐下降，N（n）的变化趋势是先逐渐上升再逐渐下降。
上述由若干对AlGaN/n-GaN结构层组成的超晶格缓冲层是具有将AlGaN中Al组分按抛物线性渐变后形成的具有不同Al组分配比组成的AlGaN层和掺杂有n型杂质的n-GaN层制成的超晶格配对层层交替堆叠而形成的超晶格缓冲层。
进一步地，根据本发明，优选的是：所述Al（n）和N（n）的变化趋势满足关系式：Al（n）=Yn*Al（n-1），N（n）=Yn*N（n-1），其中，Yn遵循抛物线性方程                                                ，a为固定常数，N代表超晶格缓冲层的总对数，n代表第n对超晶格缓冲层，1＜n≤N，0＜a≤18。
进一步地，根据本发明，优选的是：定义每组晶格缓冲层对由若干对AlGaN/n-GaN超晶格缓冲层对组成，Al（m）代表第m组AlGaN/n-GaN超晶格缓冲层对中Al组分值，N（m）代表第m组AlGaN/n-GaN超晶格缓冲层对中n型杂质浓度值，Al（m）和N（m）的变化趋势满足关系式：Al（m）=Ym*Al（m-1），N（m）=Ym*M（m-1），其中，Ym遵循抛物线性方程，a为固定常数，M代表由若干对超晶格缓冲层组成的总组数，m代表第m组超晶格缓冲层对，1＜m≤M，0＜a≤18。
进一步地，根据本发明，优选的是：所述衬底可以是蓝宝石（Al2O3）、碳化硅（SiC）、硅（Si）、锗（Ge）、氮化镓（GaN）、氮化铝镓（AlGaN）或氮化铝（AlN）。
进一步地，根据本发明，优选的是：所述AlGaN/n-GaN超晶格缓冲层对数从3对到40对之间变化取值，同时其中n-GaN中n型掺杂杂质为Si元素，其中p型掺杂杂质为Mg元素。
进一步地，根据本发明，优选的是：所述AlGaN/n-GaN 超晶格缓冲层的Al组分及相对应的n-GaN 超晶格配对层中n型掺杂浓度所共同遵循的抛物线型比例关系是指：定义Al（n）代表第n对AlGaN/n-GaN超晶格缓冲层对中Al组分值，N（n）代表第n对AlGaN/n-GaN超晶格缓冲层对中n型杂质浓度值，Yn代表超晶格结构对与对之间的比例系数，则Al（n）=Yn*Al（n-1），N（n）=Yn*N（n-1），其中，Yn遵循抛物线性方程，a为固定常数，N为超晶格缓冲层的总对数，n代表第n对超晶格，由于第一对AlGaN/n-GaN 超晶格缓冲层中Al组分及n型杂质浓度值均是根据实际需要直接设定，其比例系数不符合该公式，故约定，n为大于1的正整数，1＜n≤N，即n从整数2开始取值，到N为止，0＜a≤18。
进一步地，根据本发明，优选的是：所述每对AlGaN/n-GaN超晶格缓冲层中的AlGaN 层Al组分固定，其取值范围为从0%到40%之间，其相对应配对层n-GaN中n型杂质浓度固定，其取值范围为5×1016cm-3到1×1019cm-3之间。
进一步地，根据本发明，优选的是：所述每对AlGaN/n-GaN超晶格缓冲层中的AlGaN层厚度固定，其取值范围为从0.1nm到40nm之间，其相对应配对层n-GaN层厚度固定，其取值范围为0.3nm到120nm之间。
进一步地，根据本发明，优选的是：所述每对AlGaN/n-GaN超晶格缓冲层中的AlGaN层与相应的n-GaN层的厚度均固定，二者比例为1：5~1：1之间。
与常规LED外延结构相比，本发明可以提供高光电特性及波长良率的大功率器件用外延片，特别是在大尺寸外延片的应用，如4英寸及更大尺寸，可有效避免由于衬底和GaN外延晶格失配及热失配造成的翘曲效应及应力，进一步降低外延结构的位错，提升光电性能水平。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。
图1 是常规的GaN基LED 外延结构。
图2是本实施例1的GaN基LED外延结构。
图3是常规的GaN基LED底层结构生长至n-GaN层后AFM量测的表面扫描图。
图4是本实施例1的GaN基LED底层结构生长至n-GaN层后AFM量测的表面扫描图。
图5是本实施例1的GaN基LED底层结构生长至n-GaN层后，优化后的超晶格结构中Al组分及n型杂质浓度随超晶格对数变化趋势图。
图6是本实施例2的GaN基LED底层结构生长至n-GaN层后，优化后的超晶格结构中Al组分及n型杂质浓度随超晶格对数变化趋势图。
符号说明
1：蓝宝石衬底；2：低温GaN成核层；3：高温GaN缓冲层；4：N型GaN层；5：MQW有源层；6：P型GaN层；7：P型GaN接触层；8：第一层高温 AlX1GaN缓冲层；9：第一层高温 N1-GaN缓冲层；10：第二层高温 AlX2GaN缓冲层；11：第二层高温 N2-GaN缓冲层；12：第N层高温 AlXNGaN缓冲层；13：第N层高温 NN-GaN缓冲层。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述，有关本发明的相关技术内容，特点与功效，将可清楚呈现。
实施例1
参照图2所示，本发明的一种采用Al组分采用抛物线性渐变的AlGaN/n-GaN 超晶格底层缓冲层LED外延结构，可按照实际工艺要求及应用衬底尺寸大小，呈不同循环数量的不同组分配比的超晶格底层缓冲层结构，循环对数从3到40对之间取值，其中AlGaN层中Al组分从0%到40%之间取值，厚度范围从0.1nm到40nm之间取值，其相对应配对层n-GaN层中n型杂质的掺杂浓度为5×1016cm-3到1×1019cm-3之间取值，厚度范围从0.3nm到120nm之间取值，AlGaN与n-GaN层的厚度比为1：5~1：1之间；各个AlGaN/n-GaN 超晶格缓冲层中，Al组分及n型掺杂浓度由上一对AlGaN/n-GaN中的Al组分及n型掺杂浓度唯一确定，且遵循如下方程关系：Al（n）=Yn*Al（n-1），及N（n）=Yn*N（n-1），其中，Al（n）代表第n对AlGaN/n-GaN超晶格缓冲层对中Al组分值，N（n）代表第n对AlGaN/n-GaN超晶格缓冲层对中n型杂质浓度值，Yn代表超晶格结构对与对之间的比例系数，Al组分的变化比例系数与n型杂质浓度的变化比例系数一致且为变量，其变化关系遵循抛物线性方程，其中，a为固定常数，N代表超晶格缓冲层的总对数，n代表第n对超晶格，3≤N≤40，1<n≤N，0<a≤18，即当前超晶格缓冲层中的Al组分浓度值为上个超晶格缓冲层中Al组分值的的Yn倍，其当前超晶格缓冲层中的n型掺杂浓度值也为上个超晶格缓冲层中n型掺杂浓度值的Yn倍，其中比例系数Yn为变量，与超晶格总共对数N的关系式为，a的取值可视具体产品性能规格要求而定。该结构应用的衬底尺寸越大，结构生长过程中翘曲应力越大，则所需循环对数数量越多，所需Al组分取值越高，a取值越小，如此才能充分地释放翘曲及晶格应力，同时，采用抛物线性的渐变关系设计的底层超晶格缓冲层结构，与上层n-GaN结构层能实现很好的衔接，不会因为过多的结构突变导致螺位错产生，也能很好地降低底层薄膜电阻，避免晶格翘曲和晶格应力释放后的二次回流，大大提升了释放效果，藉由此缓冲层结构所生长的LED外延结构，位错小，光电性能及波长良率佳，发光功率较高，在高功率器件上优势尤为明显。
参照图3和图4所示，本实施例与常规的底层缓冲层结构所实际生长的外延薄膜的表面特征量测及表征，加以验证本发明的有效性。具体实施方案为：在4英寸蓝宝石衬底上，基于两种不同的底层结构，采用MOCVD方法生长至n-GaN层即停止生长（此处仅是为了量测及表征需要，实际上还需要后续的磊晶制程），n-GaN层厚度控制在4.5μm±0.1μm范围内。然后在AFM下，运用相同量测条件及量测范围（量测范围为5μm*5μm面积大小），观察两种n-GaN层表面形貌及量测表征其平整性，在本实施例的具体实施范围，优化结构为：在4英寸衬底上生长的结构为GaN成核层，15对AlGaN/n-GaN 超晶格缓冲层以及n-GaN层，其中15对AlGaN/n-GaN超晶格缓冲层总厚度为1800nm，每对AlGaN/n-GaN 超晶格对为120nm，AlGaN层与n-GaN层厚度比例维持1：3，即每对AlGaN层厚度为30nm，每对n-GaN层厚度为90nm；其次，设置第1对AlGaN/n-GaN 超晶格中，Al组分含量为1%，n-GaN层中n型杂质浓度为5×1016cm-3，其之后的超晶格对中组分及浓度变化比例系数由如下抛物线方程决定，即，则第2对AlGaN/n-GaN超晶格结构对中Al组分及n型杂质浓度分别可由上述比例计算得出，即第2对AlGaN/n-GaN超晶格中，Al组分及n型杂质浓度与第1对的比例系数为17.5，则Al组分含量为17.5%，n型杂质浓度为8.8×1017cm-3，依此类推，第3对的比例系数为24.4，其Al组分为24.4%，n型杂质浓度为1.2×1018cm-3，第4对的比例系数为30，其Al组分为30%，n型杂质浓度为1.5×1018cm-3，第5对的比例系数为34.4，其Al组分为34.4%，n型杂质浓度为1.7×1018cm-3，第6对的比例系数为37.5，其Al组分为37.5%，n型杂质浓度为1.9×1018cm-3，第7对的比例系数为39.4，其Al组分为39.4%，n型杂质浓度为1.96×1018cm-3，第8对的比例系数为40，且达到最大值，其Al组分为40%，n型杂质浓度为2×1018cm-3，后续随着对数的递增，其比例系数开始下降，即第9对的比例系数为39.4，其Al组分为39.4%，n型杂质浓度为1.96×1018cm-3，第10对的比例系数为37.5，其Al组分为37.5%，n型杂质浓度为1.9×1018cm-3，第11对的比例系数为34.4，其Al组分为34.4%，n型杂质浓度为1.7×1018cm-3，第12对的比例系数为30，其Al组分为30%，n型杂质浓度为1.5×1018cm-3，第13对的比例系数为24.4，其Al组分为24.4%，n型杂质浓度为1.2×1018cm-3，第14对的比例系数为17.5，其Al组分为17.5%，n型杂质浓度为8.8×1017cm-3，第15对的比例系数为9.4，其Al组分为9.4%，n型杂质浓度为4.7×1017cm-3。最终超晶格生长结构中Al组分变化及n型杂质浓度随超晶格对数变化趋势则如图5所示。
如表1所示，结果表明，采用在本实施例的超晶格底层缓冲层结构上所生长的n-GaN层，其表面更为平整，所量测的表面平均高度，表面最高点与最低点的标准偏差Rq以及量测点与平均高度的标准偏差Ra，都高于在常规非掺杂GaN缓冲层结构上所生长的n-GaN层的值一个数量级。由此可见，本发明的超晶格底层缓冲层结构，不仅能有效地释放翘曲及晶格应力，降低位错，同时可有效提高GaN结构的表面平整度，有效降低薄膜电阻，提高器件光电性能及波长良率。
表1    本实施例与常规结构的GaN基LED外延结构参数对比
实施例2
与实施例1中Al组分及n型杂质浓度比例系数采用抛物线型渐变模式优化方案不同，本实施例是采用Al组分及n型杂质浓度比例系数呈阶梯式逐渐上升再逐渐下降。定义每组晶格缓冲层对由若干对AlGaN/n-GaN超晶格缓冲层对组成，Al（m）代表第m组AlGaN/n-GaN超晶格缓冲层对中Al组分值，N（m）代表第m组AlGaN/n-GaN超晶格缓冲层对中n型杂质浓度值，Al（m）和N（m）的变化趋势满足关系式：Al（m）=Yn*Al（m-1），N（m）=Yn*M（m-1），其中，Ym遵循抛物线性方程，a为固定常数，M代表由若干对超晶格缓冲层组成的总组数，m代表第m组超晶格缓冲层对，1＜m≤M，0＜a≤18。
在4英寸衬底上生长的优化结构具体为GaN成核层，15对AlGaN/n-GaN 超晶格缓冲层，n-GaN层，其中15对AlGaN/n-GaN超晶格缓冲层总厚度为1800nm，每对AlGaN/n-GaN 超晶格对为120nm，AlGaN层与n-GaN层厚度比例维持1：3，即每对AlGaN层厚度为30nm，每对n-GaN层厚度为90nm：其次，设置第1对AlGaN/n-GaN 超晶格为第一组，其Al组分含量为1%，n-GaN层中n型杂质浓度为5×1016cm-3，余下14对AlGaN/n-GaN超晶格缓冲层，每3对为一小组，若有最后不足三对的剩余对数也可组成一组，每一小组的超晶格对中组分及n型杂质浓度为一固定值，超晶格对小组和小组之间Al组分及n型杂质浓度变化比例系数由该小组的第一顺位对数决定，且遵循如下抛物线方程，即，即第二组超晶格由第2对，第3对，第4对共三对Al组分及n型杂质浓度一致的AlGaN/n-GaN 超晶格缓冲层构成，且其Al组分及n型杂质浓度与第一对的比例系数由其第一顺位的对数计算得出，即n=2时，公式所得出的值，即第2组AlGaN/n-GaN超晶格中，Al组分及n型杂质浓度与第1对的比例系数为17.5，则Al组分含量为17.5%，n型杂质浓度为8.8×1017cm-3，依次类推，第3组由第5对，第6对，第7对三对Al组分及n型杂质浓度一致的AlGaN/n-GaN 超晶格缓冲层构成，其比例系数值为n=5时，公式所得出的值，即为34.4，其Al组分为34.4%，n型杂质浓度为1.7×1018cm-3，第4组由第8对，第9对，第10对三对Al组分及n型杂质浓度一致的AlGaN/n-GaN 超晶格缓冲层构成，其比例系数值为n=8时，公式所得出的值，即为40，其Al组分为40%，n型杂质浓度为2×1018cm-3，第5组由第11对，第12对，第13对三对Al组分及n型杂质浓度一致的AlGaN/n-GaN 超晶格缓冲层构成，其比例系数值为n=11时，公式所得出的值，即为34.4，其Al组分为34.4%，n型杂质浓度为1.7×1018cm-3，第6组由第14对，第15对两对Al组分及n型杂质浓度一致的的AlGaN/n-GaN 超晶格缓冲层构成，其比例系数值为n=14时，公式所得出的值，即为17.5，其Al组分为17.5%，n型杂质浓度为8.8×1017cm-3，最终的超晶格生长结构中Al组分变化及n型杂质浓度随超晶格对数变化趋势则如图6所示，其中，可视具体实施环境，优化选择每组超晶格对中的组分对数及比例系数取值。
经测定，藉由本发明提出的在超晶格底层缓冲层上生长的GaN基LED外延结构的光电性能及波长良率，相较常规在非掺杂GaN底层缓冲层结构上生长的GaN基LED外延结构的光电性能及波长良率，平均可以提升5%以上，在应用到大尺寸衬底上，如4英寸衬底上生长时，平均可以提升15%以上，对于减少LED单片产出成本，提升单片产出效率，提升大功率器件上性能，效果显著。
应当理解的是，上述具体实施方案为本发明的较佳实施例，本发明的范围不限于该实施例，凡依本发明所做的任何变更，皆属本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种LED外延结构，自下而上依次包括：衬底；GaN成核层；若干对AlGaN/n-GaN交替堆叠结构组成的超晶格缓冲层；n-GaN层；MQW发光层；p-GaN层以及 p型接触层；其特征在于：定义Al（n）代表第n对AlGaN/n-GaN超晶格缓冲层对中Al组分值，N（n）代表第n对AlGaN/n-GaN超晶格缓冲层对中n型杂质浓度值，Al（n）的变化趋势是先逐渐上升再逐渐下降，N（n）的变化趋势是先逐渐上升再逐渐下降。
2.根据权利要求1所述的一种LED外延结构，其特征在于：所述Al（n）和N（n）的变化趋势满足关系式：Al（n）=Yn*Al（n-1），N（n）=Yn*N（n-1），其中，Yn遵循抛物线性方程 ，a为固定常数，N代表超晶格缓冲层的总对数，n代表第n对超晶格缓冲层，1＜n≤N，0＜a≤18。
3.根据权利要求1所述的一种LED外延结构，其特征在于：定义每组晶格缓冲层对由若干对AlGaN/n-GaN超晶格缓冲层对组成，Al（m）代表第m组AlGaN/n-GaN超晶格缓冲层对中Al组分值，N（m）代表第m组AlGaN/n-GaN超晶格缓冲层对中n型杂质浓度值，Al（m）和N（m）的变化趋势满足关系式：Al（m）=Ym*Al（m-1），N（m）=Ym*M（m-1），其中，Ym遵循抛物线性方程，a为固定常数，M代表由若干对超晶格缓冲层组成的总组数，m代表第m组超晶格缓冲层对，1＜m≤M，0＜a≤18。
4.根据权利要求1所述的一种LED外延结构，其特征在于：所述AlGaN/n-GaN超晶格缓冲层的对数为3~40对。
5.根据权利要求1所述的一种LED外延结构，其特征在于：所述衬底为蓝宝石、碳化硅、硅、锗、氮化镓、氮化铝镓或氮化铝。
6.根据权利要求1所述的一种LED外延结构，其特征在于：所述每对AlGaN/n-GaN超晶格缓冲层中n-GaN层中n型掺杂杂质为Si元素，p-GaN层中p型掺杂杂质为Mg元素。
7.根据权利要求1所述的一种LED外延结构，其特征在于：所述每对AlGaN/n-GaN超晶格缓冲层中AlGaN 层Al组分固定，其取值范围为0%~40%之间。
8.根据权利要求1所述的一种LED外延结构，其特征在于：所述每对AlGaN/n-GaN超晶格缓冲层中n-GaN层n型杂质浓度固定，其取值范围为5×1016cm-3~1×1019cm-3之间。
9.根据权利要求1所述的一种LED外延结构，其特征在于：所述每对AlGaN/n-GaN超晶格缓冲层中的AlGaN 层厚度固定，其取值范围为从0.1nm~40nm之间。
10.根据权利要求1所述的一种LED外延结构，其特征在于：所述每对AlGaN/n-GaN超晶格缓冲层中的n-GaN层厚度固定，其取值范围为0.3nm~120nm之间。
11.根据权利要求1所述的一种LED外延结构，其特征在于：所述每对AlGaN/n-GaN超晶格缓冲层中的AlGaN与相应的n-GaN层的厚度均固定，二者比例为1：5~1：1之间。
12.一种LED外延结构的制作方法，包括：提供一衬底；在所述衬底上垒晶而成的GaN成核层；在所述GaN成核层上垒晶而成的由若干对AlGaN/n-GaN 结构层组成的超晶格缓冲层；在所述AlGaN/n-GaN 超晶格缓冲层上继续垒晶而成的n-GaN层；在所述n型GaN层上继续垒晶而成的MQW发光层；在所述MQW发光层上继续垒晶而成的p-GaN层以及在所述p-GaN层上继续垒晶而成的p型接触层；其特征在于：定义Al（n）代表第n对AlGaN/n-GaN超晶格缓冲层对中Al组分值，N（n）代表第n对AlGaN/n-GaN超晶格缓冲层对中n型杂质浓度值，Al（n）的变化趋势是先逐渐上升再逐渐下降，N（n）的变化趋势是先逐渐上升再逐渐下降。
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