專(zhuān)利名稱：一種改善GaN基LED量子阱結(jié)構(gòu)提高載子復(fù)合效率的外延生長(zhǎng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于氮化鎵系材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種改善GaN基LED量子阱結(jié)構(gòu)提高載子復(fù)合效率的外延生長(zhǎng)方法。
背景技術(shù)：
GaN基材料是離子晶體，由于正負(fù)電荷不重合，形成自發(fā)極化；另外由于InGaN和GaN材料之間的晶格適配，又會(huì)引起壓電極化，進(jìn)而形成壓電極化場(chǎng)。極化場(chǎng)的存在，一方面使得量子阱的等效禁帶寬度減小，發(fā)光波長(zhǎng)紅移；令一方面電子和空穴波函數(shù)的交疊會(huì)減小，降低其輻射復(fù)合幾率。影響量子阱發(fā)光效率的另外一個(gè)原因N區(qū)注入的電子有很大的載流子遷移率和濃度，在大電流的驅(qū)動(dòng)下會(huì)越過(guò)量子阱區(qū)和P區(qū)的空穴復(fù)合，引起非輻射 復(fù)合，使得發(fā)光效率的降低，而空穴的有效質(zhì)量較大，其遷移率和載流子濃度都較低，遠(yuǎn)離P區(qū)的空穴分布很少，整個(gè)阱區(qū)空穴分布很不均勻，造成輻射復(fù)合幾率下降。對(duì)于電子濃度的優(yōu)化，目前主要使用了電子擴(kuò)展層，電子阻擋層以及電荷非對(duì)稱共振隧穿結(jié)構(gòu)等方法，在空穴的分布上使用了厚度較小的最后一層壘等方法。上述方法一定程度上提高了量子阱的輻射復(fù)合效率，但效果有限。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明提供了一種改善GaN基LED量子阱結(jié)構(gòu)提高載子復(fù)合效率的外延生長(zhǎng)方法，本發(fā)明能夠獲得高質(zhì)量、高載子復(fù)合效率的量子阱結(jié)構(gòu)氮化鎵基材料，從而獲得高發(fā)光強(qiáng)度的氮化鎵系發(fā)光二極管。本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
一種改善GaN基LED量子阱結(jié)構(gòu)提高載子復(fù)合效率的外延生長(zhǎng)方法，包括以下步驟步驟一，將襯底I在氫氣氣氛里進(jìn)行退火1-10分鐘，清潔所述襯底I表面，溫度控制在1050-1080°C之間，然后進(jìn)行氮化處理；
步驟二，將溫度下降到450°C _650°C之間，生長(zhǎng)15-35nm厚的低溫GaN緩沖層2，生長(zhǎng)壓力控制在4000-760 Torr之間，V / III摩爾比在500-3200之間；
步驟三，所述低溫GaN緩沖層2生長(zhǎng)結(jié)束后，對(duì)其原位進(jìn)行熱退火處理，停止通入TMGa，將所述襯底I的溫度升高至950-1200°C之間，退火時(shí)間在5min至IOmin之間，退火之后，將溫度調(diào)節(jié)至1000-1200°C之間，生長(zhǎng)厚度為O.間的未摻雜的高溫GaN緩沖層3，生
長(zhǎng)壓力在100Torr-600 Torr之間，V / III摩爾比在300-3300之間；
步驟四，所述未摻雜的高溫GaN緩沖層3生長(zhǎng)結(jié)束后，生長(zhǎng)一層摻雜濃度穩(wěn)定的Si摻雜的N型GaN層4，厚度在1.0-5. OMm之間，生長(zhǎng)溫度在1000°C -1200°C之間，生長(zhǎng)壓力在50-550 Torr 之間，V / III摩爾比在 300-3300 之間；
步驟五，所述Si摻雜的N型GaN層4生長(zhǎng)結(jié)束后，生長(zhǎng)低溫淺量子阱5，所述淺量子阱5由5-15個(gè)周期的InxGagN(O. 04<x<0. 4)/GaN多量子阱組成，所述淺量子阱5的厚度在3nm-5nm之間，生長(zhǎng)溫度在720°C _920°C之間，壓力在100Torr-600 Torr之間，V / III摩爾比在300-5000之間；
步驟六，所述淺量子阱5生長(zhǎng)結(jié)束后，開(kāi)始生長(zhǎng)低溫多量子阱發(fā)光層6，所述多量子阱發(fā)光層6由3-15個(gè)周期的InyGahNOKyUVGaN多量子阱組成，所述多量子阱的生長(zhǎng)方式是類(lèi)梯形形式，所述多量子阱中In的摩爾組分含量在10%-50%之間保持不變，所述多量子阱的厚度在2nm-5nm之間，生長(zhǎng)溫度在720 V -820 V之間，生長(zhǎng)壓力在200Torr_500 Torr之間，V /III摩爾比在400-5300之間；壘層分三部分進(jìn)行生長(zhǎng)，按先后順序依次為量子壘6a、量子魚(yú)6b和量子魚(yú)6c,且所述量子魚(yú)6a和量子魚(yú)6b均米用MO源漸進(jìn)式方式生長(zhǎng)，所有量子壘的的生長(zhǎng)溫度在820-920°C之間，壓力在200Torr-500 Torr之間，V /III摩爾比在400-5300 之間；
步驟七，所述多量子阱發(fā)光層6生長(zhǎng)結(jié)束后，生長(zhǎng)厚度IOnm-IOOnm之間的低溫P型GaN層7，生長(zhǎng)溫度在500°C _800°C之間，生長(zhǎng)時(shí)間在5分鐘-20分鐘之間，壓力在100Torr_500Torr之間，V /III摩爾比在300-5300之間，在所述生長(zhǎng)低溫P型GaN層7的過(guò)程中，以N2 作為載氣，并摻雜介質(zhì)二茂鎂；
步驟八，所述低溫P型GaN層7生長(zhǎng)結(jié)束后，將溫度升至90(TC-ll(KrC之間，生長(zhǎng)厚度IOnm-IOOnm之間的P型AlGaN電子阻擋層8，生長(zhǎng)壓力在50Torr_400 Torr之間，生長(zhǎng)時(shí)間在5-15分鐘之間，V /III摩爾比在1000-20000之間，所述P型AlGaN電子阻擋層8中的Al的摩爾組分含量控制在15%-40%之間，所述P型AlGaN電子阻擋層8的禁帶寬度大于最后一個(gè)壘的禁帶寬度，所述P型AlGaN電子阻擋層8的禁帶寬度控制在4ev與5. 5ev之間；步驟九，所述P型AlGaN電子阻擋層8生長(zhǎng)結(jié)束后，生長(zhǎng)一層厚度O. lum-0. 9 um之間的高溫P型GaN層9，其生長(zhǎng)溫度在850-1090°C之間，生長(zhǎng)壓力在100Torr_450 Torr之間，生長(zhǎng)時(shí)間在5-20min之間，V / III摩爾比在300-5000之間；
步驟十，所述高溫P型GaN層9生長(zhǎng)結(jié)束后，生長(zhǎng)一層厚度5nm-30nm之間的P型接觸層10，其生長(zhǎng)溫度在850°C-1050°C之間，壓力在100Torr-500 Torr之間，生長(zhǎng)時(shí)間在I-IOmin之間，V / III摩爾比在1000-20000之間；
步驟i^一，將反應(yīng)室的溫度降至650°C _800°C之間，采用純氮?dú)夥諊型嘶鹛幚?-15min，然后降至室溫，即得如圖I所示的的LED外延結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，所述襯底I的材料為藍(lán)寶石、GaN單晶、單晶硅或碳化硅單晶，以適合GaN及其半導(dǎo)體外延材料生長(zhǎng)。優(yōu)選的，所述量子魚(yú)6a生長(zhǎng)厚度在10nm_15nm之間，所述量子魚(yú)6b生長(zhǎng)厚度7nm-ll. 5nm之間，所述量子魚(yú)6c生長(zhǎng)厚度8nm_12nm之間。進(jìn)一步優(yōu)選的,所述量子魚(yú)6a和所述量子壘6b生長(zhǎng)時(shí)通入的MO源氣體種類(lèi)相同,所述量子壘6a和所述量子壘6b的厚度的減薄方式通過(guò)減少M(fèi)O源和氣體的通入量實(shí)現(xiàn)，MO源的通入時(shí)間保持不變。更進(jìn)一步優(yōu)選的，所述量子壘· 6c與所述量子魚(yú)6a和所述量子魚(yú)6b通入的氣體不同，所述量子魚(yú)6c厚度的減薄方式通過(guò)減少M(fèi)O源的通入時(shí)間實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明以高純氫氣(H2)或氮?dú)?N2)作為載氣，以三甲基鎵(TMGa)，三乙基鎵(TEGa)、三甲基鋁(TMAl)、三甲基銦(TMIn)和氨氣(NH3)分別作為Ga、Al、In和N源，用硅烷(SiH4)和二茂鎂(CP2Mg)分別作為η、P型摻雜劑。本發(fā)明的有益效果在于與現(xiàn)有氮化鎵系發(fā)光二極管的量子阱結(jié)構(gòu)外延生長(zhǎng)方法相比，本發(fā)明采用了復(fù)合的多量子阱結(jié)構(gòu)，多量子阱發(fā)光層采用三步生長(zhǎng)法，即多量子阱發(fā)光層分為三部分在不同生長(zhǎng)條件進(jìn)行生長(zhǎng)，同時(shí)阱層采用類(lèi)梯形形式進(jìn)行生長(zhǎng)，壘層采用MO源漸進(jìn)式生長(zhǎng)方式，該生長(zhǎng)方式有效地減少多量子阱發(fā)光區(qū)中的壓電效應(yīng)，使電子和空穴在空間上能更好的復(fù)合，有效減少多量子阱發(fā)光區(qū)的缺陷密度，提高電子和空穴在多量子阱發(fā)光區(qū)的復(fù)合效率，從而提高發(fā)光二極管的發(fā)光強(qiáng)度和亮度；
使發(fā)光二級(jí)管N區(qū)的電子通過(guò)壘層的阻擋作用不至于移動(dòng)到P區(qū)與P區(qū)空穴發(fā)生非輻射復(fù)合，P區(qū)的空穴能夠盡多地移動(dòng)到多量子阱發(fā)光區(qū)域，進(jìn)而使多量子阱區(qū)可以與P-N結(jié)很好的重合，讓電子和空穴主要在量子阱中通關(guān)帶邊輻射復(fù)合發(fā)光，提高了發(fā)光二極管的發(fā)光效率；
本發(fā)明對(duì)生長(zhǎng)設(shè)備和工藝條件無(wú)特殊要求，不會(huì)使隨后的生長(zhǎng)及工藝步驟復(fù)雜化。



圖I是利用本發(fā)明制備的LED外延結(jié)構(gòu)的示意 圖2是圖I中的多量子阱發(fā)光層的放大圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。本發(fā)明的實(shí)施例利用Vecco K465系列MOCVD系統(tǒng)實(shí)施。如圖I所示的LED外延結(jié)構(gòu)，從下向上的順序依次包括襯底I、低溫GaN緩沖層
2、未摻雜的高溫GaN緩沖層3、Si摻雜的N型GaN層4、淺量子阱5、多量子阱發(fā)光層6、低溫P型GaN層7、P型鋁鎵氮電子阻擋層8、高溫P型GaN層9、P型GaN接觸層10，其中多量子阱發(fā)光層6的結(jié)構(gòu)分三個(gè)部分第一部分是總發(fā)光層量子阱數(shù)的三分之二(8至12個(gè)量子阱發(fā)光層)，壘層采用MO源漸進(jìn)式生長(zhǎng)，阱層采用梯形生長(zhǎng)方式；第二部分是總發(fā)光層量子阱數(shù)的四分之一(3至6個(gè)量子阱發(fā)光層)，壘層采用MO源漸進(jìn)式生長(zhǎng)方式，且壘層減薄30%，阱層采用類(lèi)梯形生長(zhǎng)方式；第三部分是單獨(dú)的一個(gè)量子阱，壘層采用現(xiàn)有生長(zhǎng)方式生長(zhǎng)，阱層采用類(lèi)梯形生長(zhǎng)方式。上述LED外延結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)方法如下
一種改善GaN基LED量子阱結(jié)構(gòu)提高載子復(fù)合效率的外延生長(zhǎng)方法，包括如下步驟步驟一，將襯底I在氫氣氣氛里進(jìn)行退火1-10分鐘，清潔襯底I表面，溫度控制在1050-1080°C之間，然后進(jìn)行氮化處理，襯底I的材料為藍(lán)寶石、GaN單晶、單晶硅或碳化硅單晶，以適合GaN及其半導(dǎo)體外延材料生長(zhǎng)；
步驟二，將溫度下降到450°C _650°C之間，生長(zhǎng)15-35nm厚的低溫GaN緩沖層2，生長(zhǎng)壓力控制在4000-760 Torr之間，V / III摩爾比在500-3200之間；
步驟三，所述低溫GaN緩沖層2生長(zhǎng)結(jié)束后，對(duì)其原位進(jìn)行熱退火處理，停止通入TMGa，將所述襯底I的溫度升高至950-1200°C之間，退火時(shí)間在5min至IOmin之間，退火之后，將溫度調(diào)節(jié)至1000-1200°C之間，生長(zhǎng)厚度為O.間的未摻雜的高溫GaN緩沖層3，生長(zhǎng)壓力在100Torr-600 Torr之間，V / III摩爾比在300-3300之間；
步驟四，所述未摻雜的高溫GaN緩沖層3生長(zhǎng)結(jié)束后，生長(zhǎng)一層摻雜濃度穩(wěn)定的Si摻雜的N型GaN層4，厚度在1.0-5. OMm之間，生長(zhǎng)溫度在1000°C -1200°C之間，生長(zhǎng)壓力在50-550 Torr 之間，V / III摩爾比在 300-3300 之間；
步驟五，所述Si摻雜的N型GaN層4生長(zhǎng)結(jié)束后，生長(zhǎng)低溫淺量子阱5，所述淺量子阱5由5-15個(gè)周期的InxGagN(O. 04<x<0. 4)/GaN多量子阱組成，所述淺量子阱5的厚度在3nm-5nm之間，生長(zhǎng)溫度在720°C _920°C之間，壓力在100Torr-600 Torr之間，V / III摩爾比在300-5000之間；
步驟六，所述淺量子阱5生長(zhǎng)結(jié)束后，開(kāi)始生長(zhǎng)低溫多量子阱發(fā)光層6，所述多量子阱發(fā)光層6由3-15個(gè)周期的InyGahNOKyUVGaN多量子阱組成，所述多量子阱的生長(zhǎng)方式是類(lèi)梯形形式，所述多量子阱中In的摩爾組分含量在10%-50%之間保持不變，所述多量子 阱的厚度在2nm-5nm之間，生長(zhǎng)溫度在720 V -820 V之間，生長(zhǎng)壓力在200Torr_500 Torr之間，V /III摩爾比在400-5300之間；壘層分三部分進(jìn)行生長(zhǎng)，按先后順序依次為量子壘6a、量子魚(yú)6b和量子魚(yú)6c,且所述量子魚(yú)6a和量子魚(yú)6b均米用MO源漸進(jìn)式方式生長(zhǎng)，所有量子壘的的生長(zhǎng)溫度在820-920°C之間，壓力在200Torr-500 Torr之間，V / III摩爾比在400-5300之間；所述量子壘6a生長(zhǎng)厚度在10nm-15nm之間，所述量子壘6b生長(zhǎng)厚度7nm-ll. 5nm之間，所述量子魚(yú)6c生長(zhǎng)厚度8nm_12nm之間，所述量子魚(yú)6a和所述量子魚(yú)6b生長(zhǎng)時(shí)通入的MO源氣體種類(lèi)相同，所述量子壘6a和所述量子壘6b的厚度的減薄方式通過(guò)減少M(fèi)O源和氣體的通入量實(shí)現(xiàn)，MO源的通入時(shí)間保持不變，所述量子壘6c與所述量子壘6a和所述量子壘6b通入的氣體不同，所述量子壘6c厚度的減薄方式通過(guò)減少M(fèi)O源的通入時(shí)間實(shí)現(xiàn)；
步驟七，所述多量子阱發(fā)光層6生長(zhǎng)結(jié)束后，生長(zhǎng)厚度IOnm-IOOnm之間的低溫P型GaN層7，生長(zhǎng)溫度在500°C _800°C之間，生長(zhǎng)時(shí)間在5分鐘-20分鐘之間，壓力在100Torr_500Torr之間，V /III摩爾比在300-5300之間，在所述生長(zhǎng)低溫P型GaN層7的過(guò)程中，以N2作為載氣，并摻雜介質(zhì)二茂鎂；
步驟八，所述低溫P型GaN層7生長(zhǎng)結(jié)束后，將溫度升至90(TC-ll(KrC之間，生長(zhǎng)厚度IOnm-IOOnm之間的P型AlGaN電子阻擋層8，生長(zhǎng)壓力在50Torr_400 Torr之間，生長(zhǎng)時(shí)間在5-15分鐘之間，V /III摩爾比在1000-20000之間，所述P型AlGaN電子阻擋層8中的Al的摩爾組分含量控制在15%-40%之間，所述P型AlGaN電子阻擋層8的禁帶寬度大于最后一個(gè)壘的禁帶寬度，所述P型AlGaN電子阻擋層8的禁帶寬度控制在4ev與5. 5ev之間；步驟九，所述P型AlGaN電子阻擋層8生長(zhǎng)結(jié)束后，生長(zhǎng)一層厚度O. lum-0. 9 um之間的高溫P型GaN層9，其生長(zhǎng)溫度在850-1090°C之間，生長(zhǎng)壓力在100Torr_450 Torr之間，生長(zhǎng)時(shí)間在5-20min之間，V / III摩爾比在300-5000之間；
步驟十，所述高溫P型GaN層9生長(zhǎng)結(jié)束后，生長(zhǎng)一層厚度5nm-30nm之間的P型接觸層10，其生長(zhǎng)溫度在850°C-1050°C之間，壓力在100Torr-500 Torr之間，生長(zhǎng)時(shí)間在I-IOmin之間，V / III摩爾比在1000-20000之間；
步驟i^一，將反應(yīng)室的溫度降至650°C _800°C之間，采用純氮?dú)夥諊型嘶鹛幚?-15min，然后降至室溫，即得如圖I所示的的LED外延結(jié)構(gòu)。然后對(duì)生長(zhǎng)的外延片(外延結(jié)構(gòu))進(jìn)行清洗、沉積、光刻和刻蝕等半導(dǎo)體加工工藝制成單顆小尺寸芯片。本實(shí)施例以高純氫氣或氮?dú)庾鳛檩d氣，以三甲基鎵(TMGa)，三乙基鎵(TEGa)、三甲基鋁(TMA1 )、三甲基銦(TMIn)和氨氣(NH3)分別作為Ga、Al、In和N源，用硅烷(SiH4)和二茂鎂(Cp2Mg)分別作為η、P型摻雜劑。本實(shí)施例改善量子阱的生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)及方法，能夠 有效減少量子阱區(qū)的缺陷密度，提高電子和空穴在發(fā)光量子阱區(qū)的復(fù)合效率；另外使多量子阱區(qū)可以與P-N結(jié)很好的重合，讓電子和空穴主要在量子阱中通關(guān)帶邊輻射復(fù)合發(fā)光，可以提高發(fā)光二極管的發(fā)光效率；而且這種改進(jìn)的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，對(duì)生長(zhǎng)設(shè)備和工藝條件無(wú)特殊要求，不會(huì)使隨后的生長(zhǎng)及工藝步驟復(fù)雜化。
權(quán)利要求
1.一種改善GaN基LED量子阱結(jié)構(gòu)提高載子復(fù)合效率的外延生長(zhǎng)方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟一，將襯底(I)在氫氣氣氛里進(jìn)行退火1-10分鐘，清潔所述襯底(I)表面，溫度控制在1050-1080°C之間，然后進(jìn)行氮化處理； 步驟二，將溫度下降到450 V -650 V之間，生長(zhǎng)15-35nm厚的低溫GaN緩沖層(2 )，生長(zhǎng)壓力控制在4000-760 Torr之間，V / III摩爾比在500-3200之間； 步驟三，所述低溫GaN緩沖層(2)生長(zhǎng)結(jié)束后，對(duì)其原位進(jìn)行熱退火處理，停止通入TMGa，將所述襯底(I)的溫度升高至950-1200°C之間，退火時(shí)間在5min至IOmin之間，退火之后，將溫度調(diào)節(jié)至1000-1200°C之間，生長(zhǎng)厚度為O.間的未摻雜的高溫GaN緩沖層(3)，生長(zhǎng)壓力在100Torr-600 Torr之間，V / III摩爾比在300-3300之間； 步驟四，所述未摻雜的高溫GaN緩沖層(3 )生長(zhǎng)結(jié)束后，生長(zhǎng)一層摻雜濃度穩(wěn)定的Si摻雜的N型GaN層(4)，厚度在1.0-5. OMm之間，生長(zhǎng)溫度在1000°C -1200°C之間，生長(zhǎng)壓力在50-550 Torr 之間，V / III摩爾比在 300-3300 之間； 步驟五，所述Si摻雜的N型GaN層(4)生長(zhǎng)結(jié)束后，生長(zhǎng)低溫淺量子阱(5)，所述淺量子阱(5)由5-15個(gè)周期的Ιηχ6&1_χΝ(0.04〈Χ〈0.4)Α^ιΝ多量子阱組成，所述淺量子阱(5)的厚度在3nm-5nm之間，生長(zhǎng)溫度在720°C _920°C之間，壓力在100Torr-600 Torr之間，V /III摩爾比在300-5000之間； 步驟六，所述淺量子阱(5)生長(zhǎng)結(jié)束后，開(kāi)始生長(zhǎng)低溫多量子阱發(fā)光層(6)，所述多量子阱發(fā)光層(6)由3-15個(gè)周期的InyGahNOKyUVGaN多量子阱組成，所述多量子阱的生長(zhǎng)方式是類(lèi)梯形形式，所述多量子阱中In的摩爾組分含量在10%-50%之間保持不變，所述多量子阱的厚度在2nm-5nm之間，生長(zhǎng)溫度在720°C _820°C之間，生長(zhǎng)壓力在200Torr_500Torr之間，V / III摩爾比在400-5300之間；壘層分三部分進(jìn)行生長(zhǎng)，按先后順序依次為量子魚(yú)(6a)、量子魚(yú)(6b)和量子魚(yú)(6c),且所述量子魚(yú)(6a)和量子魚(yú)(6b)均米用MO源漸進(jìn)式方式生長(zhǎng)，所有量子壘的的生長(zhǎng)溫度在820-920°C之間，壓力在200Torr-500 Torr之間，V / III摩爾比在400-5300之間； 步驟七，所述多量子阱發(fā)光層(6)生長(zhǎng)結(jié)束后，生長(zhǎng)厚度IOnm-IOOnm之間的低溫P型GaN層(7)，生長(zhǎng)溫度在500°C _800°C之間，生長(zhǎng)時(shí)間在5分鐘-20分鐘之間，壓力在100Torr-500 Torr之間，V / III摩爾比在300-5300之間，在所述生長(zhǎng)低溫P型GaN層(7)的過(guò)程中，以N2作為載氣，并摻雜介質(zhì)二茂鎂； 步驟八，所述低溫P型GaN層(7)生長(zhǎng)結(jié)束后，將溫度升至900°C-110(TC之間，生長(zhǎng)厚度IOnm-IOOnm之間的P型AlGaN電子阻擋層(8)，生長(zhǎng)壓力在50Torr_400 Torr之間，生長(zhǎng)時(shí)間在5-15分鐘之間，V /III摩爾比在1000-20000之間，所述P型AlGaN電子阻擋層(8)中的Al的摩爾組分含量控制在15%-40%之間，所述P型AlGaN電子阻擋層⑶的禁帶寬度大于最后一個(gè)壘的禁帶寬度，所述P型AlGaN電子阻擋層(8)的禁帶寬度控制在4ev與5. 5ev之間； 步驟九，所述P型AlGaN電子阻擋層(8)生長(zhǎng)結(jié)束后，生長(zhǎng)一層厚度O. IMm-O. 9Mm之間的高溫P型GaN層(9)，其生長(zhǎng)溫度在850-1090°C之間，生長(zhǎng)壓力在100Torr-450 Torr之間，生長(zhǎng)時(shí)間在5-20min之間，V / III摩爾比在300-5000之間； 步驟十，所述高溫P型GaN層(9)生長(zhǎng)結(jié)束后，生長(zhǎng)一層厚度5nm-30nm之間的P型接觸層(10)，其生長(zhǎng)溫度在850°C -1050°c之間，壓力在100Torr_500 Torr之間，生長(zhǎng)時(shí)間在I-IOmin之間，V / III摩爾比在1000-20000之間； 步驟i^一，將反應(yīng)室的溫度降至650°C _800°C之間，采用純氮?dú)夥諊型嘶鹛幚?-15min,然后降至室溫，即得。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的的外延生長(zhǎng)方法，其特征在于，所述襯底(I)的材料為藍(lán)寶石、GaN單晶、單晶硅或碳化硅單晶。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的的外延生長(zhǎng)方法，其特征在于，所述量子壘(6a)生長(zhǎng)厚度在10nm-15nm之間,所述量子魚(yú)(6b)生長(zhǎng)厚度在7nm_ll· 5nm之間,所述量子魚(yú)(6c)生長(zhǎng)厚度在8nm_12nm之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的的外延生長(zhǎng)方法，其特征在于，所述量子壘^a)和所述量子壘(6b)生長(zhǎng)時(shí)通入的MO源氣體種類(lèi)相同，所述量子壘(6a)和所述量子壘(6b)的厚度的減薄方式通過(guò)減少M(fèi)O源和氣體的通入量實(shí)現(xiàn)，MO源的通入時(shí)間保持不變。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的的外延生長(zhǎng)方法，其特征在于，所述量子壘^c)與所述量子壘(6a)和量子壘(6b)通入的氣體不同，所述量子壘(6c)厚度的減薄方式通過(guò)減少M(fèi)O源的通入時(shí)間實(shí)現(xiàn)。
全文摘要
一種改善GaN基LED量子阱結(jié)構(gòu)提高載子復(fù)合效率的外延生長(zhǎng)方法，包括以下步驟將襯底進(jìn)行退火，然后進(jìn)行氮化處理；生長(zhǎng)低溫GaN緩沖層；生長(zhǎng)未摻雜的高溫GaN緩沖層；生長(zhǎng)摻雜濃度穩(wěn)定的Si摻雜的N型GaN層；生長(zhǎng)低溫淺量子阱；生長(zhǎng)低溫多量子阱發(fā)光層，所述多量子阱發(fā)光層分為三部分在不同生長(zhǎng)條件下進(jìn)行生長(zhǎng)；以氮?dú)庾鳛檩d氣生長(zhǎng)低溫P型GaN層；升溫生長(zhǎng)P型AlGaN電子阻擋層；生長(zhǎng)高溫P型GaN層；生長(zhǎng)P型接觸層；降低反應(yīng)室的溫度，退火，再降至室溫。本發(fā)明在生長(zhǎng)多量子阱時(shí)能夠優(yōu)化調(diào)整PN結(jié)的位置，更多地俘獲載子并使其復(fù)合，提高發(fā)光效率，增加內(nèi)量子阱效應(yīng)，進(jìn)而獲得高發(fā)光強(qiáng)度的GaN基LED發(fā)光二極管。
文檔編號(hào)H01L33/00GK102881788SQ20121036311
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月26日
發(fā)明者李永, 李剛, 郭麗彬 申請(qǐng)人:合肥彩虹藍(lán)光科技有限公司