本发明涉及半导体,尤其涉及一种发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管。
背景技术:
1、gan基led具有较大的禁带宽度、优良的击穿电压等属性,已经广泛运用在大功率器件中。但在led外延生长过程中,外延层与衬底之间存在较大的晶格失配和热失配,导致后续生长的外延层的晶体质量进一步降低,从而影响光电性能。
2、现有的si衬底gan基led外延生长过程中,通常先在衬底上生长aln缓冲层,阻挡si衬底与gan外延层之间的回融刻蚀,但是aln缓冲层与衬底之间仍存在较大的晶格失配和热失配,会产生大量的位错,同时gan外延层还会受到大的张应力;此外,由于衬底也会带来电子的迁移,从而产生漏电通道,严重降低了gan基led的外延质量及led器件的性能。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题在于,提供一种发光二极管外延片,能够减少由衬底带来的漏电通道及衬底与gan的晶格失配带来的缺陷,从而提高发光效率。
2、本发明所要解决的技术问题还在于,提供一种发光二极管外延片的制备方法,工艺简单,制得的发光二极管外延片发光效率高。
3、为达到上述技术效果,本发明提供了一种发光二极管外延片,包括衬底及依次层叠于所述衬底上的复合缓冲层、非掺杂gan层、n型gan层、多量子阱层、电子阻挡层和p型gan层,所述复合缓冲层包括第一缓冲层和第二缓冲层,所述第一缓冲层包括依次层叠的ga2o3层和(alga)2o3层,所述第二缓冲层包括周期性交替层叠的第一gan层和第二gan层,所述第一gan层和第二gan层均为二维gan层。
4、作为上述技术方案的改进,所述ga2o3层的厚度为1nm~10nm;
5、所述(alga)2o3层的厚度为10nm~100nm。
6、作为上述技术方案的改进,所述(alga)2o3层的al组分占比为0.1~0.4。
7、作为上述技术方案的改进,所述第一gan层为mg掺杂的gan层,厚度为5nm~10nm,mg掺杂浓度为1×1015cm-3~1×1016cm-3;所述第二gan层的厚度为5nm~10nm。
8、作为上述技术方案的改进,所述第二缓冲层的生长周期为5~8。
9、相应的,本发明还公开了一种发光二极管外延片的制备方法,用于制备上述的发光二极管外延片,包括以下步骤:
10、提供一衬底,在所述衬底上依次生长复合缓冲层、非掺杂gan层、n型gan层、多量子阱层、电子阻挡层和p型gan层,所述复合缓冲层包括第一缓冲层和第二缓冲层,所述第一缓冲层包括依次层叠的ga2o3层和(alga)2o3层,所述第二缓冲层包括周期性交替层叠的第一gan层和第二gan层,所述第一gan层和第二gan层均为二维gan层。
11、作为上述技术方案的改进,采用pld生长所述ga2o3层,所述ga2o3层的生长温度为600℃~650℃,生长压力为10-5mbar~10-2mbar,激光脉冲频率为2hz~3hz,激光能量密度为1.5j/cm2~2.5j/cm2。
12、作为上述技术方案的改进,采用pld生长所述(alga)2o3层,所述(alga)2o3层的生长温度为610℃~800℃,生长压力为10-5mbar~10-2mbar,激光脉冲频率为2hz~3hz,激光能量密度为1.5j/cm2~2.5j/cm2。
13、作为上述技术方案的改进,采用mocvd生长所述第二缓冲层,所述第二缓冲层的生长温度为800℃~1000℃,生长压力为200torr~300torr。
14、相应的,本发明还公开了一种发光二极管,包括上述的发光二极管外延片。
15、实施本发明实施例,具有如下有益效果:
16、本发明的复合缓冲层包括第一缓冲层和第二缓冲层,第一缓冲层中的(alga)2o3层具有较高的禁带宽度,可以有效阻止电子迁移,从而减少漏电通道,ga2o3层可以提高(alga)2o3层的结晶质量及避免多晶的产生,第一缓冲层还阻止了nh3与si衬底发生反应及ga与si衬底的回熔刻蚀现象,提高了gan外延层晶体质量;第二缓冲层的二维结构为进一步的生长提供了平整的成核表面,减少其成核生长的接触角,使岛状生长的gan晶粒在较小的厚度内能连成面,转变为二维外延生长,提高了后续沉积gan外延层的晶体质量,超晶格结构可以在界面不断扭转位错的方向,从而相交,降低外延层位错密度,提高gan外延层晶体质量,降低缺陷导致非辐射复合,提升发光二极管的发光效率。
1.一种发光二极管外延片,其特征在于,包括衬底及依次层叠于所述衬底上的复合缓冲层、非掺杂gan层、n型gan层、多量子阱层、电子阻挡层和p型gan层,所述复合缓冲层包括第一缓冲层和第二缓冲层,所述第一缓冲层包括依次层叠的ga2o3层和(alga)2o3层,所述第二缓冲层包括周期性交替层叠的第一gan层和第二gan层,所述第一gan层和第二gan层均为二维gan层。
2.如权利要求1所述的发光二极管外延片,其特征在于,所述ga2o3层的厚度为1nm~10nm;
3.如权利要求1所述的发光二极管外延片,其特征在于,所述(alga)2o3层的al组分占比为0.1~0.4。
4.如权利要求1所述的发光二极管外延片,其特征在于,所述第一gan层为mg掺杂的gan层,厚度为5nm~10nm,mg掺杂浓度为1×1015cm-3~1×1016cm-3;所述第二gan层的厚度为5nm~10nm。
5.如权利要求1或4所述的发光二极管外延片,其特征在于,所述第二缓冲层的生长周期为5~8。
6.一种发光二极管外延片的制备方法,用于制备如权利要求1~5任一项所述的发光二极管外延片,其特征在于,包括以下步骤:
7.如权利要求6所述的发光二极管外延片的制备方法,其特征在于,采用pld生长所述ga2o3层,所述ga2o3层的生长温度为600℃~650℃,生长压力为10-5mbar~10-2mbar,激光脉冲频率为2hz~3hz,激光能量密度为1.5j/cm2~2.5j/cm2。
8.如权利要求6所述的发光二极管外延片的制备方法,其特征在于,采用pld生长所述(alga)2o3层,所述(alga)2o3层的生长温度为610℃~800℃,生长压力为10-5mbar~10-2mbar,激光脉冲频率为2hz~3hz,激光能量密度为1.5j/cm2~2.5j/cm2。
9.如权利要求6所述的发光二极管外延片的制备方法,其特征在于,采用mocvd生长所述第二缓冲层,所述第二缓冲层的生长温度为800℃~1000℃,生长压力为200torr~300torr。
10.一种发光二极管,其特征在于,所述发光二极管包括如权利要求1~5中任一项所述的发光二极管外延片。