【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及半導體，尤其涉及一種發光二極管外延片及其制備方法、發光二極管。
技術介紹
1、led的外延結構一般包括襯底及依次層疊的n型半導體層、多量子阱發光層、電子阻擋層和p型半導體層。對于gan基led來說，注入到多量子阱發光層中的電子空穴濃度極其不匹配，由于電子的有效質量小于空穴，電子在半導體中的移動速度遠高于空穴，因此電子與空穴通常在靠近p型半導體層的幾個量子阱中發生復合，靠近n型半導體層的量子阱幾乎不發光。此外，電子阻擋層還會阻擋空穴注入多量子阱發光層，導致多量子阱發光層中電子空穴濃度不匹配的問題更為嚴峻，嚴重影響led的發光效率。
技術實現思路
1、本專利技術所要解決的技術問題在于，提供一種發光二極管外延片及其制備方法，能夠提高多量子阱發光層中電子空穴濃度的匹配度，從而提升led器件的光效。
2、本專利技術所要解決的技術問題還在于，提供一種發光二極管，發光效率高。
3、為了解決上述問題，本專利技術公開了一種發光二極管外延片，包括襯底，及依次層疊在所述襯底上的緩沖層、n型半導體層、低溫應力釋放層、多量子阱發光層、電子阻擋層和p型半導體層；
4、所述多量子阱發光層包括依次層疊的第一子層、第二子層、第三子層和第四子層，所述第一子層、第二子層、第三子層和第四子層均包括周期性交替層疊的ingan量子阱層和gan量子壘層；
5、所述第一子層的gan量子壘層中插入有電子注入層，和/或，所述第二子層的gan量子壘層中插入有電子注入層，和/
6、所述第四子層的gan量子壘層中插入有空穴注入層，所述空穴注入層包括周期性交替層疊的ingan空穴注入層和algan空穴注入層。
7、作為上述技術方案的改進，所述空穴注入層交替層疊的周期數為2~5；所述ingan空穴注入層為mg摻雜的ingan空穴注入層，in組分占比為0.01~0.08，mg摻雜濃度為2.5×1018cm-3~6.2×1019cm-3，厚度為0.5nm~2nm；所述algan空穴注入層的al組分占比為0.01~0.08，厚度為0.5nm~2nm。
8、作為上述技術方案的改進，所述第四子層交替層疊的周期數為2；第一個周期中，所述ingan量子阱層的in組分占比為0.07~0.38，厚度為2.1nm~4.5nm，所述gan量子壘層的厚度為6nm~15nm；第二個周期中，所述ingan量子阱層為mg摻雜的ingan量子阱層，in組分占比為0.07~0.38，mg摻雜濃度為3.5×1018cm-3~8.2×1019cm-3，厚度為2.1nm~4.5nm，所述gan量子壘層的厚度為6nm~15nm。
9、作為上述技術方案的改進，所述第一algan保護層的al組分占比為0.01~0.3，厚度為0.5nm~2nm；所述gan電子注入層為si摻雜的gan電子注入層，si摻雜濃度為2.2×1017cm-3~9.7×1017cm-3，厚度為1nm~8nm；所述第二algan保護層的al組分占比為0.01~0.3，厚度為0.5nm~2nm。
10、作為上述技術方案的改進，所述第一子層、第二子層和第三子層的gan量子壘層中均插入有電子注入層；每個子層中，所述第一algan保護層的al組分占比與所述第二algan保護層的al組分占比相等；
11、從所述第一子層到所述第三子層，第一algan保護層的al組分占比遞減；從所述第一子層到所述第三子層，gan電子注入層的si摻雜濃度遞減。
12、作為上述技術方案的改進，所述第一子層的電子注入層中，第一algan保護層的al組分占比為0.05~0.3，gan電子注入層的si摻雜濃度為3.5×1017cm-3~9.7×1017cm-3，第二algan保護層的al組分占比為0.05~0.3；
13、所述第二子層的電子注入層中，第一algan保護層的al組分占比為0.03~0.23，gan電子注入層的si摻雜濃度為2.8×1017cm-3~7.8×1017cm-3，第二algan保護層的al組分占比為0.03~0.23；
14、所述第三子層的電子注入層中，第一algan保護層的al組分占比為0.01~0.15，gan電子注入層的si摻雜濃度為2.2×1017cm-3~7×1017cm-3，第二algan保護層的al組分占比為0.01~0.15。
15、作為上述技術方案的改進，所述第一子層交替層疊的周期數為2~4，所述第二子層交替層疊的周期數為2~6，所述第三子層交替層疊的周期數為2~5；所述第一子層、第二子層和第三子層的ingan量子阱層的in組分占比為0.07~0.38，厚度為2.1nm~4.5nm；所述第一子層、第二子層和第三子層的gan量子壘層均為si摻雜的gan量子壘層，si摻雜濃度為1.2×1017cm-3~8.7×1017cm-3，厚度為6nm~15nm。
16、相應的，本專利技術還公開了一種發光二極管外延片的制備方法，用于制備上述的發光二極管外延片，包括以下步驟：
17、提供一襯底，在所述襯底上依次生長緩沖層、n型半導體層、低溫應力釋放層、多量子阱發光層、電子阻擋層和p型半導體層；
18、其中，所述多量子阱發光層包括依次層疊的第一子層、第二子層、第三子層和第四子層，所述第一子層、第二子層、第三子層和第四子層均包括周期性交替層疊的ingan量子阱層和gan量子壘層；
19、所述第一子層的gan量子壘層中插入有電子注入層，和/或，所述第二子層的gan量子壘層中插入有電子注入層，和/或，所述第三子層的gan量子壘層中插入有電子注入層；所述電子注入層包括依次層疊的第一algan保護層、gan電子注入層和第二algan保護層；
20、所述第四子層的gan量子壘層中插入有空穴注入層，所述空穴注入層包括周期性交替層疊的ingan空穴注入層和algan空穴注入層。
21、作為上述技術方案的改進，所述第一子層中，ingan量子阱層的生長溫度為668℃~913℃，生長壓力為30torr~350torr，gan量子壘層的生長溫度為815℃~935℃，生長壓力為30torr~350torr；
22、所述第二子層中，ingan量子阱層的生長溫度為668℃~913℃，生長壓力為30torr~350torr，gan量子壘層的生長溫度為815℃~935℃，生長壓力為30torr~350torr；
23、所述第三子層中，ingan量子阱層的生長溫度為668℃~913℃，生長壓力為30torr~350torr，gan量子壘層的生長溫度為815℃~935℃，生長壓力為30torr~350torr；
24、所述第四子層中，ingan量子阱層的生長溫度為668℃~913℃，生長壓力為30本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種發光二極管外延片，其特征在于，包括襯底，及依次層疊在所述襯底上的緩沖層、N型半導體層、低溫應力釋放層、多量子阱發光層、電子阻擋層和P型半導體層；
2.如權利要求1所述的發光二極管外延片，其特征在于，所述空穴注入層交替層疊的周期數為2~5；所述InGaN空穴注入層為Mg摻雜的InGaN空穴注入層，In組分占比為0.01~0.08，Mg摻雜濃度為2.5×1018cm-3~6.2×1019cm-3，厚度為0.5nm~2nm；所述AlGaN空穴注入層的Al組分占比為0.01~0.08，厚度為0.5nm~2nm。
3.如權利要求1所述的發光二極管外延片，其特征在于，所述第四子層交替層疊的周期數為2；第一個周期中，所述InGaN量子阱層的In組分占比為0.07~0.38，厚度為2.1nm~4.5nm，所述GaN量子壘層的厚度為6nm~15nm；第二個周期中，所述InGaN量子阱層為Mg摻雜的InGaN量子阱層，In組分占比為0.07~0.38，Mg摻雜濃度為3.5×1018cm-3~8.2×1019cm-3，厚度為2.1nm~4.5nm，所述GaN量子壘層的厚
4.如權利要求1所述的發光二極管外延片，其特征在于，所述第一AlGaN保護層的Al組分占比為0.01~0.3，厚度為0.5nm~2nm；所述GaN電子注入層為Si摻雜的GaN電子注入層，Si摻雜濃度為2.2×1017cm-3~9.7×1017cm-3，厚度為1nm~8nm；所述第二AlGaN保護層的Al組分占比為0.01~0.3，厚度為0.5nm~2nm。
5.如權利要求4所述的發光二極管外延片，其特征在于，所述第一子層、第二子層和第三子層的GaN量子壘層中均插入有電子注入層；每個子層中，所述第一AlGaN保護層的Al組分占比與所述第二AlGaN保護層的Al組分占比相等；
6.如權利要求5所述的發光二極管外延片，其特征在于，所述第一子層的電子注入層中，第一AlGaN保護層的Al組分占比為0.05~0.3，GaN電子注入層的Si摻雜濃度為3.5×1017cm-3~9.7×1017cm-3，第二AlGaN保護層的Al組分占比為0.05~0.3；
7.如權利要求1所述的發光二極管外延片，其特征在于，所述第一子層交替層疊的周期數為2~4，所述第二子層交替層疊的周期數為2~6，所述第三子層交替層疊的周期數為2~5；所述第一子層、第二子層和第三子層的InGaN量子阱層的In組分占比為0.07~0.38，厚度為2.1nm~4.5nm；所述第一子層、第二子層和第三子層的GaN量子壘層均為Si摻雜的GaN量子壘層，Si摻雜濃度為1.2×1017cm-3~8.7×1017cm-3，厚度為6nm~15nm。
8.一種發光二極管外延片的制備方法，用于制備如權利要求1~7任一項所述的發光二極管外延片，其特征在于，包括以下步驟：
9.如權利要求8所述的發光二極管外延片的制備方法，其特征在于，所述第一子層中，InGaN量子阱層的生長溫度為668℃~913℃，生長壓力為30torr~350torr，GaN量子壘層的生長溫度為815℃~935℃，生長壓力為30torr~350torr；
10.一種發光二極管，其特征在于，所述發光二極管包括如權利要求1~7任一項所述的發光二極管外延片。
...【技術特征摘要】
1.一種發光二極管外延片，其特征在于，包括襯底，及依次層疊在所述襯底上的緩沖層、n型半導體層、低溫應力釋放層、多量子阱發光層、電子阻擋層和p型半導體層；
2.如權利要求1所述的發光二極管外延片，其特征在于，所述空穴注入層交替層疊的周期數為2~5；所述ingan空穴注入層為mg摻雜的ingan空穴注入層，in組分占比為0.01~0.08，mg摻雜濃度為2.5×1018cm-3~6.2×1019cm-3，厚度為0.5nm~2nm；所述algan空穴注入層的al組分占比為0.01~0.08，厚度為0.5nm~2nm。
3.如權利要求1所述的發光二極管外延片，其特征在于，所述第四子層交替層疊的周期數為2；第一個周期中，所述ingan量子阱層的in組分占比為0.07~0.38，厚度為2.1nm~4.5nm，所述gan量子壘層的厚度為6nm~15nm；第二個周期中，所述ingan量子阱層為mg摻雜的ingan量子阱層，in組分占比為0.07~0.38，mg摻雜濃度為3.5×1018cm-3~8.2×1019cm-3，厚度為2.1nm~4.5nm，所述gan量子壘層的厚度為6nm~15nm。
4.如權利要求1所述的發光二極管外延片，其特征在于，所述第一algan保護層的al組分占比為0.01~0.3，厚度為0.5nm~2nm；所述gan電子注入層為si摻雜的gan電子注入層，si摻雜濃度為2.2×1017cm-3~9.7×1017cm-3，厚度為1nm~8nm；所述第二algan保護層的al組分占比為0.01~0.3，厚度為0.5nm~2nm。
5.如權利要求4所述的發光二極管外延片，...
【專利技術屬性】
技術研發人員：舒俊，高虹，鄭文杰，張彩霞，劉春楊，胡加輝，金從龍，
申請(專利權)人：江西兆馳半導體有限公司，
類型：發明
國別省市：
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