CN112259647A - 发光二极管外延片的制备方法及发光二极管外延片 - Google Patents
发光二极管外延片的制备方法及发光二极管外延片 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112259647A CN112259647A CN202010936378.8A CN202010936378A CN112259647A CN 112259647 A CN112259647 A CN 112259647A CN 202010936378 A CN202010936378 A CN 202010936378A CN 112259647 A CN112259647 A CN 112259647A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- source
- ingan
- layer
- film
- thin film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 24
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 72
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 70
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 34
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 28
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 13
- 238000000137 annealing Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 11
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 2
- RGGPNXQUMRMPRA-UHFFFAOYSA-N triethylgallium Chemical compound CC[Ga](CC)CC RGGPNXQUMRMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N trimethylaluminium Chemical compound C[Al](C)C JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N trimethylgallium Chemical compound C[Ga](C)C XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IBEFSUTVZWZJEL-UHFFFAOYSA-N trimethylindium Chemical compound C[In](C)C IBEFSUTVZWZJEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/01—Manufacture or treatment
- H10H20/011—Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers
- H10H20/013—Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers having light-emitting regions comprising only Group III-V materials
- H10H20/0133—Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers having light-emitting regions comprising only Group III-V materials with a substrate not being Group III-V materials
- H10H20/01335—Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers having light-emitting regions comprising only Group III-V materials with a substrate not being Group III-V materials the light-emitting regions comprising nitride materials
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/80—Constructional details
- H10H20/81—Bodies
- H10H20/811—Bodies having quantum effect structures or superlattices, e.g. tunnel junctions
- H10H20/812—Bodies having quantum effect structures or superlattices, e.g. tunnel junctions within the light-emitting regions, e.g. having quantum confinement structures
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/80—Constructional details
- H10H20/81—Bodies
- H10H20/822—Materials of the light-emitting regions
- H10H20/824—Materials of the light-emitting regions comprising only Group III-V materials, e.g. GaP
- H10H20/825—Materials of the light-emitting regions comprising only Group III-V materials, e.g. GaP containing nitrogen, e.g. GaN
Landscapes
- Led Devices (AREA)
Abstract
本公开提供了发光二极管外延片的制备方法及发光二极管外延片，属于发光二极管制作领域。生长多量子阱层中的InGaN阱层时，向反应腔内通入In源、Ga源与N源，生长InGaN薄膜。再关闭In源、Ga源与N源，对InGaN薄膜保温第一设定时间。在关闭In源、Ga源与N源这一段时间内，InGaN薄膜处于接近退火的状态，InGaN薄膜内部原子与分子会自行移动至较为稳定的状态，也可以释放InGaN薄膜内的应力，提高InGaN薄膜整体晶体质量。最终循环生长得到的InGaN阱层的晶体质量较好，多量子阱层的晶体质量得到提高，最终提高发光二极管的发光效率。
Description
技术领域
本公开涉及发光二极管制作领域，特别涉及发光二极管外延片的制备方法及发光二极管外延片。
背景技术
LEDLight Emitting Diode，发光二极管是一种能发光的半导体电子元件。作为一种高效、环保、绿色新型固态照明光源，正在被迅速广泛地得到应用，如交通信号灯、汽车内外灯、城市景观照明、手机背光源等，提高芯片发光效率是LED不断追求的目标。
当前的、发光二极管的外延片通常包括衬底及在衬底上依次生长的n型层、多量子阱层及p型层。多量子阱层包括交替层叠的InGaN阱层与GaN垒层，载流子在InGaN阱层中复合发光。由于InGaN阱层与GaN垒层之间仍存在一定的晶格失配，InGaN阱层与GaN垒层之间的晶格失配导致InGaN阱层与GaN垒层在生长时会存在较多的缺陷，导致最终得到的多量子阱层的晶体质量不够理想，得到的发光二极管的发光效率不够高。
发明内容
本公开实施例提供了发光二极管外延片的制备方法及发光二极管外延片，能够提高最终得到的多量子阱层的晶体质量进而提高发光二极管的发光效率。所述技术方案如下：
本公开实施例提供了一种发光二极管外延片的制备方法，所述制备方法包括：
提供一衬底；
在所述衬底上生长n型层；
在所述n型层上交替生长多个InGaN阱层与GaN垒层以形成多量子阱层；
在所述多量子阱层上生长p型层；
生长所述多量子阱层中的所述InGaN阱层，包括：
向反应腔内通入In源、Ga源与N源，生长InGaN薄膜，关闭所述In源、所述Ga源与所述N源并保温第一设定时间，
循环以上步骤直至得到所述InGaN阱层。
可选地，生长所述多量子阱层中的所述InGaN阱层，还包括：
向反应腔内通入In源、Ga源与N源，生长第一InGaN薄膜，关闭所述In源、所述Ga源与所述N源并保温第一设定时间；
向反应腔内通入In源、Ga源与N源，在所述第一InGaN薄膜上生长第二InGaN薄膜，关闭所述In源、所述Ga源与所述N源并保温第一设定时间，所述第二InGaN薄膜的In组分含量高于所述第一InGaN薄膜的In组分含量；
循环以上步骤直至得到所述InGaN阱层。
可选地，所述第二InGaN薄膜的保温温度比所述第一InGaN薄膜的保温温度低10～30℃。
可选地，所述第一InGaN薄膜的保温温度为30～100℃。
可选地，所述第一InGaN薄膜的生长厚度大于所述第二InGaN薄膜的生长厚度。
可选地，所述第二InGaN薄膜的生长温度比所述第一InGaN薄膜的生长温度低10～30℃。
可选地，生长所述多量子阱层中的所述GaN垒层，包括：
向反应腔内通入Ga源与N源，生长GaN薄膜，关闭所述Ga源与所述N源并保温第二设定时间，
循环以上步骤直至得到所述GaN垒层。
可选地，生长所述多量子阱层中的所述GaN垒层，还包括：
向反应腔内通入Ga源与N源，生长第一GaN薄膜，关闭所述源、所述Ga源与所述N源并保温第二设定时间；
向反应腔内通入Ga源与N源，在所述第一GaN薄膜上生长第二GaN薄膜，关闭所述源、所述Ga源与所述N源并保温第二设定时间，所述第二GaN薄膜的保温温度高于所述第一GaN薄膜的保温温度10～50℃；
循环以上步骤直至得到所述GaN垒层。
本公开实施例提供了一种发光二极管外延片，所述发光二极管外延片包括衬底及依次层叠在所述衬底上的n型层、多量子阱层与p型层，所述多量子阱层包括多个交替层叠的InGaN阱层及GaN垒层，所述InGaN阱层采用如前所述的制备方法制备。
可选地，每个所述InGaN阱层均包括多个交替层叠的第一InGaN薄膜层与第二InGaN薄膜层，所述第一InGaN薄膜层的In组分含量低于所述第二InGaN薄膜层的In组分含量。
本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
在衬底上依次生长得到n型层、多量子阱层及p型层。多量子阱层包括交替生长得到的多个InGaN阱层与GaN垒层。生长多量子阱层中的InGaN阱层时，向反应腔内通入In源、Ga源与N源，生长InGaN薄膜。再关闭In源、Ga源与N源，对InGaN薄膜保温第一设定时间。在关闭In源、Ga源与N源这一段时间内，InGaN薄膜处于接近退火的状态，InGaN薄膜内部原子与分子会自行移动至较为稳定的状态，也可以释放InGaN薄膜内的应力，提高InGaN薄膜整体晶体质量。最终循环生长得到的InGaN阱层的晶体质量较好，多量子阱层的晶体质量得到提高，最终提高发光二极管的发光效率。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本公开实施例提供的一种发光二极管外延片的结构示意图；
图2是本公开实施例提供的单周期的InGaN阱层与GaN垒层的结构示意图；
图3是本公开实施例提供的另一种发光二极管外延片的结构示意图；
图4是本公开实施例提供的一种发光二极管外延片的制备方法流程图；
图5是本公开实施例提供的另一种发光二极管外延片的制备方法流程图。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
图1是本公开实施例提供的一种发光二极管外延片的结构示意图，参考图1可知，本公开实施例提供了一种发光二极管外延片，发光二极管外延片包括衬底1及依次层叠在衬底1上的n型层2、多量子阱层3与p型层4，多量子阱层3包括多个交替层叠的InGaN阱层31及GaN垒层32。
在衬底1上依次生长得到n型层2、多量子阱层3及p型层4。多量子阱层3包括交替生长得到的多个InGaN阱层31与GaN垒层32。生长多量子阱层3中的InGaN阱层31时，向反应腔内通入In源、Ga源与N源，生长InGaN薄膜。再关闭In源、Ga源与N源，对InGaN薄膜保温第一设定时间。在关闭In源、Ga源与N源这一段时间内，InGaN薄膜处于接近退火的状态，InGaN薄膜内部原子与分子会自行移动至较为稳定的状态，也可以释放InGaN薄膜内的应力，提高InGaN薄膜整体晶体质量。最终循环生长得到的InGaN阱层31的晶体质量较好，多量子阱层3的晶体质量得到提高，最终提高发光二极管的发光效率。
图2是本公开实施例提供的单周期的InGaN阱层31与GaN垒层32的结构示意图，参考图2可知，每个InGaN阱层31均包括多个交替层叠的第一InGaN薄膜层311与第二InGaN薄膜层312，第一InGaN薄膜层311的In组分含量低于第二InGaN薄膜层312的In组分含量。
第一InGaN薄膜层311与第二InGaN薄膜层312交替层叠，且第一InGaN薄膜层311的In组分含量低于第二InGaN薄膜层312的In组分含量，第二InGaN薄膜层312在InGaN阱层31中为低势垒的凹陷区，相对第一InGaN薄膜层311更容易捕获载流子并减小载流子溢出InGaN阱层31的可能。提高发光二极管的发光效率。
可选地，第二InGaN薄膜层312的厚度可大于第一InGaN薄膜层311的厚度。
第一InGaN薄膜层311的厚度可小于第二InGaN薄膜层312的厚度，第二InGaN薄膜层312可以束缚更多的载流子，保证发光二极管的发光效率。
示例性地，第二InGaN薄膜层312的厚度可为第一InGaN薄膜层311的厚度的1～2倍。
第二InGaN薄膜层312的厚度可为第一InGaN薄膜层311的厚度的1～2倍，第二InGaN薄膜层312可以较好地束缚电子提高发光效率的同时，多量子阱层3的制备成本也较为合理。
示例性地，第一InGaN薄膜层311中的组分含量可为0.1～0.3，第二InGaN薄膜层312中的组分含量可为0.5～1。得到的InGaN阱层31的质量较好，发光二极管的发光效率也较高。
图3是本公开实施例提供的另一种发光二极管外延片的结构示意图，参考图3可知，在本公开提供的另一种实现方式中，发光二极管外延片可包括衬底1及生长在衬底1上的缓冲层5、非掺杂GaN层6、n型层2、多量子阱层3、电子阻挡层7、p型层4及p型接触层8。
需要说明的是，图3中所示的多量子阱层3的结构与图1中所示的多量子阱层3的结构相同，此处不再赘述。
可选地，衬底1可为蓝宝石衬底1。易于制作与获取。
示例性地，缓冲层5可为AlN缓冲层5。能够保证在低温缓冲层5上生长的外延薄膜的晶体质量。
可选地，缓冲层5的厚度可为10～30nm。能够减小n型GaN层与衬底1之间的晶格失配，保证外延层的生长质量。
示例性地，非掺杂GaN层6的厚度可为1～3.5μm。此时得到的发光二极管外延片的质量较好。
在本公开提供的一种实现方式中，非掺杂GaN层6的厚度还可为1μm。本公开对此不做限制。
可选地，n型层2可为n型GaN层，n型GaN层的掺杂元素可为Si，且Si元素的掺杂浓度可为1×1018～1×1019cm-3。n型GaN层整体的质量较好。
示例性地，n型GaN层的厚度可为2～3μm。得到的n型GaN层整体的质量较好。
在本公开提供的一种实现方式中，n型GaN层的厚度可为2μm。本公开对此不做限制。
可选地，电子阻挡层7可为掺Mg的AlyGa1-yN层，其中y的范围在0.15～0.25内。阻挡电子的效果较好。
示例性地，电子阻挡层7的厚度可为30～50nm。外延层2整体的质量较好。
可选地，p型层4可为p型GaN层，p型GaN层可掺Mg，p型GaN层的厚度可为50～80nm。得到的p型GaN层整体的质量较好。
示例性地，p型接触层8的厚度可为15nm。
需要说明的是，图3中所示的外延片结构相对图1中所示的外延片结构，在缓冲层5与n型GaN层之间增加了缓解晶格失配的缓冲层5与非掺杂GaN层6，并在多量子阱层3与p型GaN层之间增加了阻挡电子从多量子阱层3中溢流进p型GaN层中的电子阻挡层7。p型GaN层上还生长有p型接触层8。得到的外延片的质量及发光效率会更好。
图4是本公开实施例提供的一种发光二极管外延片的制备方法流程图，如图4所示，该发光二极管外延片制备方法包括：
S101：提供一衬底。
S102：在衬底上生长n型层。
S103：在n型层上交替生长多个InGaN阱层与GaN垒层以形成多量子阱层。
生长多量子阱层中的InGaN阱层，包括：
向反应腔内通入In源、Ga源与N源，生长InGaN薄膜；关闭In源、Ga源与N源并保温第一设定时间；循环以上步骤直至得到InGaN阱层。
S104：在多量子阱层上生长p型层。
在衬底上依次生长得到n型层、多量子阱层及p型层。多量子阱层包括交替生长得到的多个InGaN阱层与GaN垒层。生长多量子阱层中的InGaN阱层时，向反应腔内通入In源、Ga源与N源，生长InGaN薄膜。再关闭In源、Ga源与N源，对InGaN薄膜保温第一设定时间。在关闭In源、Ga源与N源这一段时间内，InGaN薄膜处于接近退火的状态，InGaN薄膜内部原子与分子会自行移动至较为稳定的状态，也可以释放InGaN薄膜内的应力，提高InGaN薄膜整体晶体质量。最终循环生长得到的InGaN阱层的晶体质量较好，多量子阱层的晶体质量得到提高，最终提高发光二极管的发光效率。
可选地，步骤S103，还包括：
向反应腔内通入In源、Ga源与N源，生长第一InGaN薄膜，关闭In源、Ga源与N源并保温第一设定时间；
向反应腔内通入In源、Ga源与N源，在第一InGaN薄膜上生长第二InGaN薄膜，关闭In源、Ga源与N源并保温第一设定时间，第二InGaN薄膜的In组分含量高于第一InGaN薄膜的In组分含量；
循环以上步骤直至得到InGaN阱层。
第一InGaN薄膜的In组分含量低于第二InGaN薄膜的In组分含量，第二InGaN薄膜在InGaN阱层中为低势垒的凹陷区，相对第一InGaN薄膜更容易捕获载流子并减小载流子溢出InGaN阱层的可能。提高发光二极管的发光效率。第一InGaN薄膜与第二InGaN薄膜在生长时均进行了近似退火的处理，整体质量也可以得到提高，最终得到的发光二极管外延片的质量较好。
示例性地，第一设定时间可为10～100s。
第一设定时间设置为以上范围，能够得到质量较稳定的第一InGaN薄膜或第二InGaN薄膜，提高最终得到的多量子阱层的晶体质量。
示例性地，第二InGaN薄膜的保温温度可比第一InGaN薄膜的保温温度低10～30℃。
第二InGaN薄膜的保温温度可比第一InGaN薄膜的保温温度低10～30℃，可以减小第二InGaN薄膜中In元素因高温分解流失的可能，保证第一InGaN薄膜或第二InGaN薄膜的质量。
可选地，第一InGaN薄膜的保温温度为30～100℃。得到的第一InGaN薄膜的质量较好。
示例性地，第一InGaN薄膜的生长厚度大于第二InGaN薄膜的生长厚度。
第一InGaN薄膜层的厚度可小于第二InGaN薄膜层的厚度，第二InGaN薄膜层可以束缚更多的载流子，保证发光二极管的发光效率。
可选地，第一InGaN薄膜的生长厚度可为1.5～3.5nm。
可选地，第二InGaN薄膜的生长温度比第一InGaN薄膜的生长温度低10～30℃。能够得到质量较好，且留存较多In元素的InGaN阱层。
示例性地，在生长第一InGaN薄膜与第二InGaN薄膜的前提下，第一InGaN薄膜与第二InGaN薄膜的循环周期可为1～3次。能够在合理控制发光二极管外延片的质量的同时提高发光二极管外延片的质量。
步骤S103还可包括：向反应腔内通入Ga源与N源，生长GaN薄膜，关闭Ga源与N源并保温第二设定时间。循环以上步骤直至得到GaN垒层。
GaN垒层在生长时，同样通过循环生长GaN薄膜并进行保温，提高GaN垒层的质量，提高最终得到的多量子阱层的晶体质量。
可选地，生长多量子阱层中的GaN垒层，还包括：
向反应腔内通入Ga源与N源，生长第一GaN薄膜，关闭源、Ga源与N源并保温第二设定时间；向反应腔内通入Ga源与N源，在第一GaN薄膜上生长第二GaN薄膜，关闭源、Ga源与N源并保温第二设定时间，第二GaN薄膜的保温温度高于第一GaN薄膜的保温温度10～50℃；循环以上步骤直至得到GaN垒层。
第二GaN薄膜的保温温度高于第一GaN薄膜的保温温度10～50℃，可以提高第二GaN薄膜的质量，并在保证第一GaN薄膜的质量的同时，不会由于第一GaN薄膜的保温温度过高导致InGaN阱层中的In过多流失。进一步提高多量子阱的晶体质量。
可选地，第一GaN薄膜的保温温度可为30～100℃。
第一GaN薄膜的保温温度较为合理，且不会导致InGaN阱层中的In过多流失。进一步提高多量子阱的晶体质量。
可选地，第一GaN薄膜的生长厚度可为4～6nm。第二GaN薄膜的生长厚度可为4～6nm。
示例性地，在生长第一GaN薄膜与第二GaN薄膜的前提下，第一GaN薄膜与第二GaN薄膜的循环周期可为1～3次。能够在合理控制发光二极管外延片的质量的同时提高发光二极管外延片的质量。
可选地，第二设定时间可为10～100s。
执行完步骤S104之后的发光二极管的外延片结构可参考图1。
图5是本公开实施例提供的另一种发光二极管外延片的制备方法流程图，如图5所示，该发光二极管外延片制备方法包括：
S201：提供一衬底。
其中，衬底可为蓝宝石衬底。易于实现与制作。
可选地，步骤S201还可包括：在氢气气氛下，处理衬底用于生长外延层的表面5～6min。
示例性地，处理衬底用于生长外延层的表面时，反应腔的温度可为1000～1100℃，反应腔的压力可为200～500torr。
S202：在衬底上生长缓冲层。
缓冲层可为AlN缓冲层。AlN层可通过磁控溅射得到。
示例性地，AlN层的沉积温度可为400～800℃，溅射功率可为3000～5000W，压力可为2～20mtorr。得到的AlN层的质量较好。
S203：在缓冲层上生长非掺杂GaN层。
非掺杂GaN层的厚度可为0.5～3um。
示例性地，非掺杂GaN层的生长温度可为1000～1100℃，生长压力控制在100～300torr。得到的非掺杂GaN层的质量较好。
S204：在非掺杂GaN层上生长n型层。
可选地，n型层可为n型GaN层，n型GaN层的生长温度可为1000～1100℃，n型GaN层的生长压力可为100～300Torr。
可选地，n型GaN层的厚度可为0.5～3um。
S205：在n型GaN层上生长多量子阱层。
多量子阱层包括交替层叠的InGaN阱层与GaN垒层，InGaN阱层的厚度可为2～3nm，GaN垒层的厚度可为9～20nm。
可选地，多量子阱层中，InGaN阱层的生长温度与InGaN阱层的生长温度均可为700～830℃，GaN垒层的生长温度、GaN垒层的生长温度及第三GaN垒层的生长温度均可为800～960℃。在此条件下生长得到的多量子阱层的质量较好，能够保证发光二极管的发光效率。
需要说明的是，步骤S205中多量子阱层的生长条件、生长方式及结构，与图4的步骤S103中多量子阱层的生长条件、生长方式及结构相同。此处不再赘述。
S206：在多量子阱层上生长电子阻挡层。
可选地，电子阻挡层可为掺Mg的AlyGa1-yN层，其中y的范围在0.2～0.5内。阻挡电子的效果较好。
电子阻挡层的生长厚度可为20～100nm。
电子阻挡层的生长温度可为800～1000℃，电子阻挡层的生长压力可为100·300Torr。在此条件下生长得到的电子阻挡层的质量较好，有利于提高发光二极管的发光效率。
S207：在电子阻挡层上生长p型层。
可选地，p型层为p型GaN层，p型GaN层的生长压力可为200～600Torr，p型GaN层的生长温度可为800～1000℃。
S208：在p型层上生长p型接触层。
可选地，p型接触层的生长压力可为100～300Torr，p型接触层的生长温度可为800～1000℃。
需要说明的是，图5中所示的发光二极管外延片的制备方法，相对图4中所示的发光二极管的制备方法，提供了一种更为详细的发光二极管外延片的生长方式。
执行完步骤S208后的发光二极管外延片的结构可参见图3。
需要说明的是，在本公开实施例中，采用VeecoK465iorC4orRBMOCVD(MetalOrganicChemicalVaporDeposition，金属有机化合物化学气相沉淀)设备实现LED的生长方法。采用高纯H2(氢气)或高纯N2(氮气)或高纯H2和高纯N2的混合气体作为载气，高纯NH3作为N源，三甲基镓(TMGa)及三乙基镓(TEGa)作为镓源，三甲基铟(TMIn)作为铟源，硅烷(SiH4)作为N型掺杂剂，三甲基铝(TMAl)作为铝源，二茂镁(CP2Mg)作为P型掺杂剂。
以上所述仅为本公开的较佳实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种发光二极管外延片的制备方法，所述制备方法包括：
提供一衬底；
在所述衬底上生长n型层；
在所述n型层上交替生长多个InGaN阱层与GaN垒层以形成多量子阱层；
在所述多量子阱层上生长p型层；
其特征在于，生长所述多量子阱层中的所述InGaN阱层，包括：
向反应腔内通入In源、Ga源与N源，生长InGaN薄膜，关闭所述In源、所述Ga源与所述N源并保温第一设定时间，
循环以上步骤直至得到所述InGaN阱层。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，生长所述多量子阱层中的所述InGaN阱层，还包括：
向反应腔内通入In源、Ga源与N源，生长第一InGaN薄膜，关闭所述In源、所述Ga源与所述N源并保温第一设定时间；
向反应腔内通入In源、Ga源与N源，在所述第一InGaN薄膜上生长第二InGaN薄膜，关闭所述In源、所述Ga源与所述N源并保温第一设定时间，所述第二InGaN薄膜的In组分含量高于所述第一InGaN薄膜的In组分含量；
循环以上步骤直至得到所述InGaN阱层。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第二InGaN薄膜的保温温度比所述第一InGaN薄膜的保温温度低10～30℃。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第一InGaN薄膜的保温温度为30～100℃。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第一InGaN薄膜的生长厚度大于所述第二InGaN薄膜的生长厚度。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第二InGaN薄膜的生长温度比所述第一InGaN薄膜的生长温度低10～30℃。
7.根据权利要求1～6任一项所述的制备方法，其特征在于，生长所述多量子阱层中的所述GaN垒层，包括：
向反应腔内通入Ga源与N源，生长GaN薄膜，关闭所述Ga源与所述N源并保温第二设定时间，
循环以上步骤直至得到所述GaN垒层。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，生长所述多量子阱层中的所述GaN垒层，还包括：
向反应腔内通入Ga源与N源，生长第一GaN薄膜，关闭所述源、所述Ga源与所述N源并保温第二设定时间；
向反应腔内通入Ga源与N源，在所述第一GaN薄膜上生长第二GaN薄膜，关闭所述源、所述Ga源与所述N源并保温第二设定时间，所述第二GaN薄膜的保温温度高于所述第一GaN薄膜的保温温度10～50℃；
循环以上步骤直至得到所述GaN垒层。
9.一种发光二极管外延片，其特征在于，所述发光二极管外延片包括衬底及依次层叠在所述衬底上的n型层、多量子阱层与p型层，所述多量子阱层包括多个交替层叠的InGaN阱层及GaN垒层，所述InGaN阱层采用如权利要求1～8任一项所述的制备方法制备。
10.根据权利要求9所述的发光二极管外延片，其特征在于，每个所述InGaN阱层均包括多个交替层叠的第一InGaN薄膜层与第二InGaN薄膜层，所述第一InGaN薄膜层的In组分含量低于所述第二InGaN薄膜层的In组分含量。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010936378.8A CN112259647B (zh) | 2020-09-08 | 2020-09-08 | 发光二极管外延片的制备方法及发光二极管外延片 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010936378.8A CN112259647B (zh) | 2020-09-08 | 2020-09-08 | 发光二极管外延片的制备方法及发光二极管外延片 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112259647A true CN112259647A (zh) | 2021-01-22 |
| CN112259647B CN112259647B (zh) | 2022-03-18 |
Family
ID=74231322
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010936378.8A Active CN112259647B (zh) | 2020-09-08 | 2020-09-08 | 发光二极管外延片的制备方法及发光二极管外延片 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112259647B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113284986A (zh) * | 2021-03-29 | 2021-08-20 | 华灿光电（浙江）有限公司 | 发光二极管外延片的制备方法 |
| CN113644170A (zh) * | 2021-08-16 | 2021-11-12 | 聚灿光电科技（宿迁）有限公司 | 一种基于原位热处理法的led外延结构及其生长方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102239574A (zh) * | 2009-02-24 | 2011-11-09 | 住友电气工业株式会社 | 制造发光元件的方法和发光元件 |
| CN103066174A (zh) * | 2013-01-10 | 2013-04-24 | 合肥彩虹蓝光科技有限公司 | 一种提高GaN基LED发光效率的外延结构及生长方法 |
| CN104319321A (zh) * | 2014-10-27 | 2015-01-28 | 苏州新纳晶光电有限公司 | 间断式退火同温生长多量子阱led外延结构及制作方法 |
| CN204167348U (zh) * | 2014-10-17 | 2015-02-18 | 厦门乾照光电股份有限公司 | 一种具有高质量InGaN/GaN有源层的LED外延结构 |
| CN105742434A (zh) * | 2016-05-16 | 2016-07-06 | 安徽三安光电有限公司 | 一种氮化物发光二极管及其制备方法 |
| CN105977351A (zh) * | 2016-05-26 | 2016-09-28 | 合肥彩虹蓝光科技有限公司 | 一种紫外led有源区多量子阱的生长方法 |
-
2020
- 2020-09-08 CN CN202010936378.8A patent/CN112259647B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102239574A (zh) * | 2009-02-24 | 2011-11-09 | 住友电气工业株式会社 | 制造发光元件的方法和发光元件 |
| CN103066174A (zh) * | 2013-01-10 | 2013-04-24 | 合肥彩虹蓝光科技有限公司 | 一种提高GaN基LED发光效率的外延结构及生长方法 |
| CN204167348U (zh) * | 2014-10-17 | 2015-02-18 | 厦门乾照光电股份有限公司 | 一种具有高质量InGaN/GaN有源层的LED外延结构 |
| CN104319321A (zh) * | 2014-10-27 | 2015-01-28 | 苏州新纳晶光电有限公司 | 间断式退火同温生长多量子阱led外延结构及制作方法 |
| CN105742434A (zh) * | 2016-05-16 | 2016-07-06 | 安徽三安光电有限公司 | 一种氮化物发光二极管及其制备方法 |
| CN105977351A (zh) * | 2016-05-26 | 2016-09-28 | 合肥彩虹蓝光科技有限公司 | 一种紫外led有源区多量子阱的生长方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113284986A (zh) * | 2021-03-29 | 2021-08-20 | 华灿光电（浙江）有限公司 | 发光二极管外延片的制备方法 |
| CN113644170A (zh) * | 2021-08-16 | 2021-11-12 | 聚灿光电科技（宿迁）有限公司 | 一种基于原位热处理法的led外延结构及其生长方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112259647B (zh) | 2022-03-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112366257B (zh) | 发光二极管外延片及其制备方法 | |
| CN108091740B (zh) | 一种发光二极管外延片及其制造方法 | |
| CN109119515B (zh) | 一种发光二极管外延片及其制造方法 | |
| CN109950372B (zh) | 发光二极管外延片及其制造方法 | |
| CN109659403B (zh) | 发光二极管的外延片的制作方法及外延片 | |
| CN112366261B (zh) | 发光二极管外延片及其制备方法 | |
| CN109545924B (zh) | 一种发光二极管外延片及其制造方法 | |
| CN103811601B (zh) | 一种以蓝宝石衬底为基板的GaN基LED多阶缓冲层生长方法 | |
| CN113206175A (zh) | 发光二极管外延片及其制备方法 | |
| CN112397622B (zh) | 发光二极管外延片及其制备方法 | |
| CN108682722A (zh) | 一种AlGaN基紫外LED外延片及其制备方法 | |
| CN108831978A (zh) | 一种发光二极管外延片及其制造方法 | |
| CN111883623B (zh) | 近紫外发光二极管外延片及其制备方法 | |
| CN112259647B (zh) | 发光二极管外延片的制备方法及发光二极管外延片 | |
| CN113690350A (zh) | 微型发光二极管外延片及其制造方法 | |
| CN109994580B (zh) | 发光二极管的外延片及其制作方法 | |
| CN109301041B (zh) | 一种发光二极管外延片及其制造方法 | |
| CN108598222B (zh) | 一种发光二极管外延片及其生长方法 | |
| CN108281519B (zh) | 一种发光二极管外延片及其制造方法 | |
| CN113224211A (zh) | 紫外发光二极管外延片及其制造方法 | |
| CN108461589B (zh) | 一种发光二极管的外延片及其制作方法 | |
| CN112420888B (zh) | 紫外发光二极管外延片及其制备方法 | |
| CN113113515B (zh) | 发光二极管外延片的生长方法 | |
| CN112786749B (zh) | 发光二极管外延片制备方法 | |
| CN112331750A (zh) | 紫外发光二极管外延片及其制造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |