一种氮化镓基发光二极管外延结构及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105576098A(43)申请公布日2016.05.11(21)申请号201610100277.0(22)申请日2016.02.23(71)申请人河源市众拓光电科技有限公司地址517000广东省河源市高新技术开发区兴业大道东边、高新一路创业服务中心三楼317室(72)发明人李国强(74)专利代理机构广州市越秀区哲力专利商标事务所(普通合伙)44288代理人李健富(51)Int.Cl.H01L33/32(2010.01)H01L33/06(2010.01)权利要求书2页说明书6页附图5页(54)发明名称一种氮化镓基发光二极管外延结构及其制备方法(57)摘要本发明提供一种氮化镓基发光二极管外延结构及其制备方法，该外延结构自下至上依次包括：衬底、形核层、缓冲层、N型GaN层、多量子阱有源区、电子阻挡层、P型III族氮化物叠层；所述P型III族氮化物叠层由P型GaN层和P型InxGa1-xN层依次交替层叠而成，x＝0.01-0.3。本发明的P型III族氮化物叠层在LED的P型区域的能带中引入异质结，在价带处构建一个低势垒的尖锥状突起，能够聚集空穴，从而增强空穴向多量子阱有源区的注入，使得量子阱内空穴浓度提升，有利于显著提高LED的发光功率。同时，P型III族氮化物叠层的引入不会对LED的导电性能带来负面影响。CN105576098ACN105576098A权利要求书1/2页1.一种氮化镓基发光二极管外延结构，其特征在于，自下至上依次包括：衬底、形核层、缓冲层、N型GaN层、多量子阱有源区、电子阻挡层、P型III族氮化物叠层；所述P型III族氮化物叠层由P型GaN层和P型InxGa1-xN层依次交替层叠而成，其中，x＝0.01-0.3。2.如权利要求1所述的氮化镓基发光二极管外延结构，其特征在于，所述P型GaN层和/或P型InxGa1-xN层的厚度为20-1000nm。3.如权利要求1所述的氮化镓基发光二极管外延结构，其特征在于，所述衬底的材质为蓝宝石、Si、SiC、GaN、ZnO、LiGaO2、LaSrAlTaO6、Al和Cu中的一种。4.如权利要求1所述的氮化镓基发光二极管外延结构，其特征在于，所述多量子阱有源区由y个多量子阱势垒层和y-1个多量子阱势阱层依次交替层叠而成，所述y为大于2的整数。5.如权利要求4所述的氮化镓基发光二极管外延结构，其特征在于，所述多量子阱势垒层的材料为GaN、InGaN、AlGaN和AlInGaN中的一种。6.如权利要求4所述的氮化镓基发光二极管外延结构，其特征在于，所述多量子阱势阱层的材料为InGaN。7.如权利要求1所述的氮化镓基发光二极管外延结构，其特征在于，所述电子阻挡层的材料为AlGaN、InAlN或AlInGaN。8.如权利要求1-7任一项所述的氮化镓基发光二极管外延结构的制备方法，包括步骤如下：1)在衬底上依次生长形核层、缓冲层、N型GaN层、多量子阱有源区、电子阻挡层；2)在电子阻挡层上依次交替生长P型GaN层和P型InxGa1-xN层，x＝0.01-0.3，得到P型III族氮化物叠层；其中，所述P型GaN层的生长方法如下：将反应室温度控制在900-1100℃，通入二茂镁、氨气、氮气和三甲基镓，在所述的电子阻挡层上生长P型GaN层，厚度为20-1000nm，掺杂浓度为3-9×1017cm-3；其中，所述P型InxGa1-xN层的生长方法如下：反应室温度保持900-1100℃，通入二茂镁、氨气、氮气、三甲基镓和三甲基铟，在上述P型GaN层上生长P型InxGa1-xN层，厚度为20-1000nm，掺杂浓度为3-9×1017cm-3。9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤2)中，在电子阻挡层上依次交替生长P型GaN层和P型In0.2Ga0.8N层；其中，所述P型GaN层的生长方法如下：将反应室温度控制在950℃，通入二茂镁、氨气、氮气和三甲基镓，在所述的电子阻挡层上生长P型GaN层，厚度为20-40nm，掺杂浓度为5×1017cm-3；其中，所述P型In0.2Ga0.8N层的生长方法如下：反应室温度控制在950℃，通入二茂镁、氨气、氮气、三甲基镓和三甲基铟，在上述P型GaN层上生长P型In0.2Ga0.8N层，厚度为150-200nm，掺杂浓度为5×1017cm-3。10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤1)中，具体操作步骤如下：a)衬底处理：将(0001)晶向蓝宝石衬底放入MOCVD设备中，反应室温度升高到1000-1300℃，通入氢气，对衬底进行高温烘烤；2CN105576098A权利要求书2/2页b)生长形核层：将反应室温度控制在400-700℃，通入氨气、氢气和三甲基镓，在衬底上生长GaN形核