CN113823716B

CN113823716B - Led外延结构及其制备方法

Info

Publication number: CN113823716B
Application number: CN202111095129.1A
Authority: CN
Inventors: 薛龙; 李森林; 杨美佳; 毕京锋
Original assignee: Xiamen Silan Advanced Compound Semiconductor Co Ltd
Current assignee: Xiamen Silan Advanced Compound Semiconductor Co Ltd
Priority date: 2021-09-17
Filing date: 2021-09-17
Publication date: 2023-09-15
Anticipated expiration: 2041-09-17
Also published as: WO2023040204A1; CN113823716A

Abstract

本发明提供了一种LED外延结构及其制备方法，其中所述LED外延结构从下至上依次包括：位于衬底上的底部缓冲层、腐蚀截止层、第一型半导体层、有源层以及第二型半导体层，其中，所述第一型半导体层从下至上依次包括第一型窗口层、第一型限制层以及第一型波导层，且所述第一型窗口层为Al组分渐变的结构层。本发明通过形成Al组分渐变的第一型窗口层可以提高LED的出光效率以及降低LED的工作电压。

Description

LED外延结构及其制备方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种LED外延结构及其制备方法。

背景技术

发光二极管(LED，Light Emitting Diode)是一种半导体固体发光器件，具有结构简单、重量轻、无污染等优点，已广泛应用于汽车照明、装饰照明、军用照明、通信、打印等多个领域。LED芯片具有的上述一系列优点，被称为环保、节能的绿色照明光源，蕴藏了巨大的商机。其中，以砷化镓(GaAs)为代表的III-V族化合物半导体由于具有发光效率高、电子饱和漂移速度高以及化学性质稳定等特点，在高亮发光二极管、激光器等光电子领域有着巨大的应用潜力，引起了人们的广泛关注。

合理的调控LED外延结构的生长条件对提高LED芯片的发光效率起着重要的作用。目前，在AlGaInP基LED的有源层中产生的光有相当一部分会被限制在器件中，不能完全耦合出去，影响LED芯片的出光效率，造成其发光效率降低。因此，有必要提供一种LED外延结构及其制备方法来提高LED芯片的出光效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种LED外延结构及其制备方法，以提高LED芯片的出光效率，以及降低LED芯片的工作电压。

为了实现上述目的以及其他相关目的，本发明提供了一种LED外延结构，从下至上依次包括：位于衬底上的底部缓冲层、腐蚀截止层、第一型半导体层、有源层以及第二型半导体层，其中，所述第一型半导体层从下至上依次包括第一型窗口层、第一型限制层以及第一型波导层，且所述第一型窗口层为Al组分渐变的结构层。

可选的，在所述的LED外延结构中，所述第一型窗口层的材质包括(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P，且x的范围为0.05～0.45。

可选的，在所述的LED外延结构中，所述第一型窗口层中的Al组分渐变的方式为：从低Al组分渐变至高Al组分。

可选的，在所述的LED外延结构中，所述第一型窗口层中的Al组分渐变的方式为：从低Al组分渐变至高Al组分再渐变至低Al组分。

可选的，在所述的LED外延结构中，所述第一型窗口层中的Al组分渐变的方式为：多段式渐变，且每段渐变包括从低Al组分渐变至高Al组分再渐变至低Al组分。

可选的，在所述的LED外延结构中，所述第一型窗口层的厚度为1200nm～3000nm。

可选的，在所述的LED外延结构中，所述第一型窗口层中掺杂Si。

可选的，在所述的LED外延结构中，所述第一型半导体层还包括依次堆叠的第一型欧姆接触层以及第一型缓冲层，且所述第一型欧姆接触层以及第一型缓冲层位于所述腐蚀截止层与所述第一型窗口层之间。

可选的，在所述的LED外延结构中，所述第二型半导体层从下至上依次包括：第二型波导层、第二型限制层、过渡层、第二型窗口层以及第二型欧姆接触层。

可选的，在所述的LED外延结构中，所述衬底包括GaAs衬底。

可选的，在所述的LED外延结构中，所述第一型半导体层为N型半导体层，所述第二型半导体层为P型半导体层。

为了实现上述目的以及其他相关目的，本发明还提供了一种LED外延结构的制备方法，包括以下步骤：

提供一衬底；

在所述衬底上依次生长底部缓冲层、腐蚀截止层和第一型半导体层，其中，所述第一型半导体层从下至上依次包括第一型窗口层、第一型限制层以及第一型波导层，且所述第一型窗口层为Al组分渐变的结构层；

在所述第一型半导体层上依次生长有源层以及第二型半导体层。

可选的，在所述的LED外延结构的制备方法中，所述第一型窗口层的材质包括(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P，且x的范围为0.05～0.45。

可选的，在所述的LED外延结构的制备方法中，所述第一型窗口层中的Al组分渐变的方式为：从低Al组分渐变至高Al组分。

可选的，在所述的LED外延结构的制备方法中，所述第一型窗口层中的Al组分渐变的方式为：从低Al组分渐变至高Al组分再渐变至低Al组分。

可选的，在所述的LED外延结构的制备方法中，所述第一型窗口层中的Al组分渐变的方式为：多段式渐变，且每段渐变包括从低Al组分渐变至高Al组分再渐变至低Al组分。

可选的，在所述的LED外延结构的制备方法中，所述第一型窗口层的厚度为1200nm～3000nm。

可选的，在所述的LED外延结构的制备方法中，所述第一型窗口层中掺杂Si。

可选的，在所述的LED外延结构的制备方法中，所述第一型半导体层还包括依次堆叠的第一型欧姆接触层以及第一型缓冲层，且所述第一型欧姆接触层以及第一型缓冲层位于所述腐蚀截止层与所述第一型窗口层之间。

可选的，在所述的LED外延结构的制备方法中，所述第二型半导体层从下至上依次包括：第二型波导层、第二型限制层、过渡层、第二型窗口层和第二型欧姆接触层。

可选的，在所述的LED外延结构的制备方法中，所述衬底包括GaAs衬底。

可选的，在所述的LED外延结构的制备方法中，所述第一型半导体层为N型半导体层，所述第二型半导体层为P型半导体层。

可选的，在所述的LED外延结构的制备方法中，所述外延结构的制备工艺为MOCVD工艺、分子束外延工艺、HVPE工艺、等离子体辅助化学气相沉积以及溅射法中的任意一种。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

本发明采用Al组份渐变的第一型窗口层，而Al组分的改变使该层结构形成渐变折射率结构，可以减少LED外延结构的内反射损耗，增大LED外延结构出射光的出射角，使得光能够更多的耦合出去，提高LED芯片的出光效率，进而提高LED芯片的发光效率；同时由于Al组分渐变，可以有效的降低LED芯片的工作电压，使LED芯片的性能得到提升。

附图说明

图1是本发明一实施例的LED外延结构的结构示意图；

图2是本发明一实施例的LED外延结构的制备方法的流程图；

图1～2中，

10-衬底，20-LED外延结构，201-底部缓冲层，202-腐蚀截止层，203-第一型欧姆接触层，204-第一型缓冲层，205-第一型窗口层，206-第一型限制层，207-第一型波导层，208-有源层，209-第二型波导层，210-第二型限制层，211-过渡层，212-第二型窗口层，213-第二型欧姆接触层。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的LED外延结构及其制备方法作进一步详细说明。根据下面说明书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

在对按照本发明的实施方式进行说明之前，事先对下述内容进行说明。首先，在本说明书中，仅标记为“GaInP”时，表示Ga、In的总和与P的化学组成比为1：1，Ga与In的比率不固定的任意的化合物。仅标记为“AlGaInP”时，表示Al、Ga、In的总和与P的化学组成比为1：1，Al、Ga与In的比率不固定的任意的化合物。另外，仅标记为“AlInP”时，表示Al、In的总和与P的化学组成比为1：1，Al与In的比率不固定的任意的化合物。

参阅图1，所述LED外延结构20从下至上依次包括：位于衬底10上的底部缓冲层201、腐蚀截止层202、第一型半导体层、有源层208以及第二型半导体层，其中，所述第一型半导体层从下至上依次包括第一型窗口层205、第一型限制层206以及第一型波导层207，且所述第一型窗口层205为Al组分渐变的结构层。

所述第一型半导体层还包括依次堆叠的第一型欧姆接触层203以及第一型缓冲层204，且所述第一型欧姆接触层203以及第一型缓冲层204位于所述腐蚀截止层202与所述第一型窗口层205之间。

所述第二型半导体层从下至上依次包括：第二型波导层209、第二型限制层210、过渡层211、第二型窗口层212以及第二型欧姆接触层213。

所述第一型半导体层与所述第二型半导体层的极性相反，例如，所述第一型半导体层为N型半导体层，则对应的所述第二型半导体层为P型半导体层。相应的，所述N型半导体层包括依次堆叠的N型接触层、N型缓冲层、N型窗口层、N型限制层以及N型波导层。所述P型半导体层包括依次堆叠的P型波导层、P型限制层、过渡层、P型窗口层以及P型欧姆接触层。

参阅图2，所述LED外延结构20的制备方法具体包括以下步骤：

步骤S1：提供一衬底10；

步骤S2：在所述衬底10上依次生长底部缓冲层201、腐蚀截止层202和第一型半导体层，其中，所述第一型半导体层从下至上依次包括第一型窗口层205、第一型限制层206以及第一型波导层207，且所述第一型窗口层205为Al组分渐变的结构层；

步骤S3：在所述第一型半导体层上依次生长有源层208以及第二型半导体层。

所述LED外延结构20的制备工艺为MOCVD工艺、分子束外延工艺、HVPE工艺、等离子体辅助化学气相沉积以及溅射法中的任意一种，优选为MOCVD工艺。以下具体实施例中以MOCVD工艺为例进行说明。

在步骤S1中，所述衬底10优选为GaAs(砷化镓)衬底，但不限于此。

在步骤S2中，在所述衬底10上生长底部缓冲层201。所述底部缓冲层201最大限度的消除衬底10的表面缺陷对LED外延结构20的影响，减少LED外延结构20出现缺陷和位错，并为下一步生长提供了新鲜的界面。所述底部缓冲层201的材料优选为GaAs，但不限于此。所述底部缓冲层201中掺杂第一型掺杂剂，例如N型掺杂剂，可以为硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)以及碲(Te)中的至少一种，但不限于此。进一步地，所述第一型掺杂剂优选为Si。

所述底部缓冲层201的生长优选为在MOCVD生长炉的反应室内生长200nm～300nm厚度的缓冲层201。例如，生长200nm厚度的底部缓冲层201。

在生长所述底部缓冲层201之后，在所述底部缓冲层201上生长腐蚀截止层202。所述腐蚀截止层202主要用于芯片端去除衬底制程时，保护在衬底上生长的结构层，即保护第一型欧姆接触层203。所述腐蚀截止层202的材质优选为Ga_0.5InP，但不限于此。所述腐蚀截止层202中掺杂第一型掺杂剂，例如N型掺杂剂，可以为硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)以及碲(Te)中的至少一种，但不限于此。进一步地，所述第一型掺杂剂优选为Si。

所述腐蚀截止层202的生长优选为在MOCVD生长炉的反应室内生长10nm～20nm厚度的腐蚀截止层202。例如，生长20nm厚度的腐蚀截止层202。

在生长所述腐蚀截止层202之后，在所述腐蚀截止层202上生长第一型半导体层。所述第一型半导体层从下至上依次包括第一型窗口层205、第一型限制层206以及第一型波导层207，且所述第一型窗口层205为Al组分渐变的结构层。所述第一型半导体层还可以包括依次堆叠的第一型欧姆接触层203以及第一型缓冲层204，且所述第一型欧姆接触层203以及第一型缓冲层204位于所述腐蚀截止层202与所述第一型窗口层205之间。

因此，在生长所述腐蚀截止层202之后，在所述腐蚀截止层202上生长所述第一型欧姆接触层203。所述第一型欧姆接触层203的材质优选为GaAs，但不限于此。所述第一型欧姆接触层203中掺杂第一型掺杂剂，例如N型掺杂剂，可以为硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、碲(Te)中的至少一种，但不限于此。进一步地，所述第一型掺杂剂优选为Si。

所述第一型欧姆接触层203的生长优选为在MOCVD生长炉的反应室内生长5nm～10nm厚度的第一型欧姆接触层203。例如，生长10nm厚度的第一型欧姆接触层203。

在生长所述第一型欧姆接触层203之后，在所述第一型欧姆接触层203上生长所述第一型缓冲层204。所述第一型缓冲层204的材质优选为Ga_0.5InP，但不限于此。所述第一型缓冲层204中掺杂第一型掺杂剂，例如N型掺杂剂，可以为硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、碲(Te)中的至少一种，但不限于此。进一步地，所述第一型掺杂剂优选为Si。

所述第一型缓冲层204的生长优选为在MOCVD生长炉的反应室内生长15nm～25nm厚度的第一型缓冲层204。例如，生长15nm厚度的第一型缓冲层204。

在生长所述第一型缓冲层204之后，在所述第一型缓冲层204上生长所述第一型窗口层205。所述第一型窗口层205主要的作用是第一型电流扩展、出光以及表面粗化。因为该层主要为了电流扩展以及表面粗化，而Al组分渐变使其更容易粗化，可减少光在LED外延结构20内部的多次反射，使光线从内部折射出来，因此，所述第一型窗口层205的Al组分渐变可以提高出光效率。

而且由于所述第一型窗口层205中的Al组分渐变，不同的Al组分的材料对应的折射率也不同，而Al组分大的材料，带隙大，其折射率小，因此，所述Al组分渐变的第一型窗口层205为渐变折射率结构，可以减少LED的内反射损耗，增大LED出射光的出射角，能极大程度的将光耦合出去，提高LED的出光效率。

所述第一型窗口层205的Al组分渐变改善了电流扩展，使电流更容易扩展出去，不会聚集在电极下方，同时Al组分渐变也可以使其势垒降低，因此，所述第一型窗口层205可以降低LED的工作电压Vf。

所述第一型窗口层205的材质优选为(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P，且x的范围优选为0.05～0.45。所述第一型窗口层205中的Al组分渐变的方式包括三种，具体为：从低Al组分渐变至高Al组分；从低Al组分渐变至高Al组分再渐变至低Al组分；多段式渐变，且每段渐变包括从低Al组分渐变至高Al组分再渐变至低Al组分。由于所述第一型窗口层205由高Al组分渐变至低Al组分会导致LED的亮度偏低，电压偏高，因此，所述第一型窗口层205的Al组分渐变的方式优选从低Al组分渐变至高Al组分。例如，所述第一型窗口层205由(Al_0.05Ga_0.95)_0.5In_0.5P渐变至(Al_0.45Ga_0.55)_0.5In_0.5P。所述第一型窗口层205中的Al组分渐变优选为线性的连续渐变，当然也可以为非连续渐变，例如先渐变然后平稳，或者为先渐变然后平稳再渐变的方式等。

所述第一型缓冲层204的材质优选为Ga_0.5InP，所述第一型限制层206的材质优选为AlInP，而所述第一型窗口层205的材质为(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P，其晶格常数介于所述第一型缓冲层204和第一型限制层206之间，采用Al组分渐变，且由低Al组分渐变至高Al组分，能够更好的释放晶格失配应力和热应力，进而提高LED外延结构20的晶体质量。

所述第一型窗口层205中掺杂第一型掺杂剂，例如N型掺杂剂，可以为硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、碲(Te)中的至少一种，但不限于此。进一步地，所述第一型掺杂剂优选为Si。所述第一型窗口层205中第一型掺杂剂的掺杂量采用常规生长第一型窗口层时的掺杂量即可。

所述第一型窗口层205的生长优选为在MOCVD生长炉的反应室内生长1200nm～3000nm厚度的第一型窗口层205。例如，生长1200nm厚度的第一型窗口层205。

在生长所述第一型窗口层205之后，在所述第一型窗口层205上生长所述第一型限制层206。所述第一型限制层206用于提供电子，且限制少数载流子不溢出所述有源层208，提高复合发光效率。所述第一型限制层206的材质优选为AlInP，但不限于此。所述第一型限制层206中掺杂第一型掺杂剂，例如N型掺杂剂，可以为硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、碲(Te)中的至少一种，但不限于此。进一步地，所述第一型掺杂剂优选为Si。

所述第一型限制层206的生长优选为在MOCVD生长炉的反应室内生长1200nm～1500nm厚度的第一型限制层206。例如，生长1500nm厚度的第一型限制层206。

在生长所述第一型限制层206之后，在所述第一型限制层206上生长所述第一型波导层207。所述第一型波导层207的材质优选为(Al_yGa_1-y)_0.5In_0.5P，且0.5≤y≤1。例如，第一型波导层207的材质为(Al_0.65Ga_0.35)_0.5In_0.5P。所述第一型波导层207为非掺杂层，即所述第一型波导层207中不掺杂任何元素。

所述第一型波导层207的生长优选为在MOCVD生长炉的反应室内生长60nm～80nm厚度的第一型波导层207。例如，生长80nm厚度的第一型波导层207。

在步骤S3中，在生长所述第一型波导层207之后，在所述第一型波导层207上生长所述有源层208。所述有源层208主要用作发光层。所述有源层208优选为多量子阱结构，即所述有源层208优选为量子阱和量子垒组成的周期性结构，且所述有源层208的周期数优选为6～12。所述量子阱的材质优选为Ga_0.5In_0.5P，但不限于此。所述量子垒的材质优选为(Al_0.65Ga_0.35)_0.5In_0.5P，但不限于此。所述有源层208一个周期的厚度优选为15nm～20nm。

所述有源层208的生长优选为在MOCVD生长炉的反应室内生长6～12个周期的有源层208。例如，生长12个周期的有源层208。

在生长所述有源层208之后，在所述有源层208上生长第二型半导体层。所述第二型半导体层从下至上依次包括：第二型波导层209、第二型限制层210、过渡层211、第二型窗口层212和第二型欧姆接触层213。

因此，在生长所述有源层208之后，在所述有源层208上生长所述第二型波导层209。所述第一型波导层207和所述第二型波导层209作为波导层生长在有源层208与限制层之间，主要是为了阻滞杂质扩散影响有源层208的内量子效率，同时提高电子空穴复合几率，有效防止电子空穴溢出有源层208，提高发光效率。

所述第二型波导层209的材质优选与所述第一型波导层207的材质相同，即所述第二型波导层209的材质也优选为(Al_yGa_1-y)_0.5In_0.5P，且0.5≤y≤1。例如，第二型波导层209的材质为(Al_0.65Ga_0.35)_0.5In_0.5P。所述第二型波导层209为非掺杂层，即所述第二型波导层209中不掺杂任何元素。

所述第二型波导层209的生长优选为在MOCVD生长炉的反应室内生长60nm～80nm厚度的第二型波导层209。例如，生长80nm厚度的第二型波导层209。

在生长所述第二型波导层209之后，在所述第二型波导层209上生长所述第二型限制层210。所述第二型限制层210用于提供空穴。而且所述第一型限制层206和所述第二型限制层210作为限制层主要有两个作用，一方面是限制少数载流子不溢出有源层208，提高复合发光效率；另一方面是作为一个重要的窗口，使有源层208发出的光子极容易通过限制层，来提高LED的发光效率。

所述第二型限制层210的材质优选为AlInP，但不限于此。所述第二型限制层210中掺杂第二型掺杂剂，例如p型掺杂剂，可以为镁(Mg)、锌(Zn)、镉(Cd)、铍(Be)、锰(Mn)中的至少一种，但不限于此。进一步地，所述第二型掺杂剂优选为Mg。

所述第二型限制层210的生长优选为在MOCVD生长炉的反应室内生长1200nm～1500nm厚度的第二型限制层210。例如，生长1500nm厚度的第二型限制层210。

在生长所述第二型限制层210之后，在所述第二型限制层210上生长所述过渡层211。所述过渡层211用于缓冲所述第二型限制层210与所述第二型窗口层212之间的晶格失配，减少失配层之间的能带不连续。所述过渡层211的材质优选为AlGaInP，但不限于此。所述第二型限制层210中掺杂第二型掺杂剂，例如p型掺杂剂，可以为镁(Mg)、锌(Zn)、镉(Cd)、铍(Be)、锰(Mn)中的至少一种，但不限于此。进一步地，所述第二型掺杂剂优选为Mg。

所述过渡层211的生长优选为在MOCVD生长炉的反应室内生长5nm～10nm厚度的过渡层211。例如，生长10nm厚度的过渡层211。

在生长所述过渡层211之后，在所述过渡层211上生长所述第二型窗口层212。所述第二型窗口层212的材质优选为GaP，但不限于此。所述第二型窗口层212中掺杂第二型掺杂剂，例如p型掺杂剂，可以为镁(Mg)、锌(Zn)、镉(Cd)、铍(Be)、锰(Mn)中的至少一种，但不限于此。进一步地，所述第二型掺杂剂优选为Mg。

所述第二型窗口层212的生长优选为在MOCVD生长炉的反应室内生长3000nm～5000nm厚度的第二型窗口层212。例如，生长4000nm厚度的第二型窗口层212。

在生长所述第二型窗口层212之后，在所述第二型窗口层212上生长所述第二型欧姆接触层213。所述第二型欧姆接触层213用于与金属电极形成欧姆接触。所述第二型欧姆接触层213的材质优选为GaP，但不限于此。所述第二型欧姆接触层213中可以掺杂C(碳)。

所述第二型欧姆接触层213的生长优选为在MOCVD生长炉的反应室内生长100nm～200nm厚度的第二型欧姆接触层213。例如，生长150nm厚度的第二型欧姆接触层213。

本发明采用Al组份渐变的第一型窗口层，而Al组分的改变使该层结构形成渐变折射率结构，可以减少LED的内反射损耗，增大LED出射光的出射角，使得光能够更多的耦合出去，提高LED的出光效率，进而提高LED的发光效率；同时由于Al组分渐变，可以有效的降低LED的工作电压，使LED的性能得到提升。

此外，可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

而且还应该理解的是，本发明并不限于此处描述的特定的方法、化合物、材质、制造技术、用法和应用，它们可以变化。还应该理解的是，此处描述的术语仅仅用来描述特定实施例，而不是用来限制本发明的范围。必须注意的是，此处的以及所附权利要求中使用的单数形式“一个”、“一种”以及“该”包括复数基准，除非上下文明确表示相反意思。因此，例如，对“一个步骤”引述意味着对一个或多个步骤的引述，并且可能包括次级步骤。应该以最广义的含义来理解使用的所有连词。因此，词语“或”应该被理解为具有逻辑“或”的定义，而不是逻辑“异或”的定义，除非上下文明确表示相反意思。此处描述的结构将被理解为还引述该结构的功能等效物。可被解释为近似的语言应该被那样理解，除非上下文明确表示相反意思。

Claims

1.一种LED外延结构，其特征在于，从下至上依次包括：位于衬底上的底部缓冲层、腐蚀截止层、第一型半导体层、有源层以及第二型半导体层，其中，所述第一型半导体层从下至上依次包括第一型缓冲层、第一型窗口层、第一型限制层以及第一型波导层，所述第一型缓冲层的材质不包含Al组分，所述第一型限制层的材质包含Al组分，所述第一型窗口层为单层结构，所述第一型窗口层的材质包括(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P，x的范围为0.05~0.45，且所述第一型窗口层为Al组分渐变的结构层，所述第一型窗口层的Al组分沿着所述第一型缓冲层指向第一限制层的方向的渐变方式包括三种中的任意一种：从低Al组分渐变至高Al组分；从低Al组分渐变至高Al组分再渐变至低Al组分；多段式渐变，且每段渐变包括从低Al组分渐变至高Al组分再渐变至低Al组分。

2.如权利要求1所述的LED外延结构，其特征在于，所述第一型窗口层的厚度为1200nm~3000nm。

3.如权利要求1所述的LED外延结构，其特征在于，所述第一型窗口层中掺杂Si。

4.如权利要求1所述的LED外延结构，其特征在于，所述第一型半导体层还包括第一型欧姆接触层，且所述第一型欧姆接触层位于所述腐蚀截止层与所述第一型缓冲层之间。

5.如权利要求1所述的LED外延结构，其特征在于，所述第二型半导体层从下至上依次包括：第二型波导层、第二型限制层、过渡层、第二型窗口层以及第二型欧姆接触层。

6.如权利要求1所述的LED外延结构，其特征在于，所述衬底包括GaAs衬底。

7.如权利要求1所述的LED外延结构，其特征在于，所述第一型半导体层为N型半导体层，所述第二型半导体层为P型半导体层。

8.一种LED外延结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供一衬底；

在所述衬底上依次生长底部缓冲层、腐蚀截止层和第一型半导体层，其中，所述第一型半导体层从下至上依次包括第一型缓冲层、第一型窗口层、第一型限制层以及第一型波导层，所述第一型缓冲层的材质不包含Al组分，所述第一型限制层的材质包含Al组分，所述第一型窗口层为单层结构，所述第一型窗口层的材质包括(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P，x的范围为0.05~0.45，且所述第一型窗口层为Al组分渐变的结构层，所述第一型窗口层的Al组分沿着所述第一型缓冲层指向第一限制层的方向的渐变方式包括三种中的任意一种：从低Al组分渐变至高Al组分；从低Al组分渐变至高Al组分再渐变至低Al组分；多段式渐变，且每段渐变包括从低Al组分渐变至高Al组分再渐变至低Al组分；

9.如权利要求8所述的LED外延结构的制备方法，其特征在于，所述第一型窗口层的厚度为1200nm~3000nm。

10.如权利要求8所述的LED外延结构的制备方法，其特征在于，所述第一型窗口层中掺杂Si。

11.如权利要求8所述的LED外延结构的制备方法，其特征在于，所述第一型半导体层还包括第一型欧姆接触层，且所述第一型欧姆接触层位于所述腐蚀截止层与所述第一型缓冲层之间。

12.如权利要求8所述的LED外延结构的制备方法，其特征在于，所述第二型半导体层从下至上依次包括：第二型波导层、第二型限制层、过渡层、第二型窗口层和第二型欧姆接触层。

13.如权利要求8所述的LED外延结构的制备方法，其特征在于，所述衬底包括GaAs衬底。

14.如权利要求8所述的LED外延结构的制备方法，其特征在于，所述第一型半导体层为N型半导体层，所述第二型半导体层为P型半导体层。

15.如权利要求8所述的LED外延结构的制备方法，其特征在于，所述外延结构的制备工艺为MOCVD工艺、分子束外延工艺、HVPE工艺、等离子体辅助化学气相沉积以及溅射法中的任意一种。