[發(fā)明專利]一種GaN基發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310079924.0
• 申請日: 2013-03-11
• 公開（公告）號: CN104051586A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊曉良;郝銳;吳質(zhì)樸
• 申請（專利權(quán)）人: 江門市奧倫德光電有限公司
• 主分類號: H01L33/06
• 分類號: H01L33/06;H01L33/32;H01L33/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種GaN基發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)從下向上依次為：襯底層、氮化鎵低溫緩沖層、未摻雜的高溫氮化鎵層、n型氮化鎵層、n型鋁銦鎵氮層、復(fù)合多量子阱層、p型電子阻擋層、p型氮化鎵層，其特征在于復(fù)合多量子阱層從下向上依次包括第一勢壘層、超晶格應(yīng)力調(diào)制層、第二勢壘層、高溫淺量子阱層與低溫發(fā)光量子阱層。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)的復(fù)合多量子阱層，其特征在于：第一勢壘層與第二勢壘層為n型氮化鎵層或銦鎵氮層，厚度在5nm至200nm之間，生長溫度在750℃至950℃之間，生長壓力在100Torr至500Torr之間。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)的復(fù)合多量子阱層，其特征在于：超晶格應(yīng)力調(diào)制層為包括2至200個周期的InxGa1-xN/GaN(0＜x＜0.5)超晶格結(jié)構(gòu)，阱InxGa1-xN的厚度在1nm至15nm之間，壘GaN的厚度在1nm至20nm之間，其中阱和壘的生長溫度在750℃至950℃之間；生長壓力在100Torr至500Torr之間。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)的復(fù)合多量子阱層，其特征在于：高溫淺量子阱層為包括1至10個周期的InyGa1-yN/GaN(0＜y＜0.5)多量子阱，阱InyGa1-yN的厚度在1nm至10nm之間，生長溫度在700℃至850℃之間，壘GaN的厚度在1nm至15nm之間，生長溫度在800℃至950℃之間，1至10個周期的InyGa1-yN(0＜y＜0.5)的厚度可以是一樣的，可以是厚薄交替的，也可以是逐漸變厚或者逐漸變薄的。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)的復(fù)合多量子阱層，其特征在于：低溫發(fā)光量子阱層為包括1至20個周期的多量子阱，每個周期的量子阱結(jié)構(gòu)包括預(yù)覆蓋層、低溫阱層、生長停頓層、覆蓋層及低溫勢壘層，即每個周期的低溫發(fā)光量子阱層為按順序生長低溫勢壘層，在所述低溫勢壘層上生長預(yù)覆蓋層，在所述預(yù)覆蓋層上生長低溫阱層，在所述低溫阱層上生長覆蓋層。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)的低溫發(fā)光量子阱層，其特征在于：生長所述預(yù)覆蓋層的步驟包括：在純氮氣的條件下，保持生長壓力為100Torr至500Torr之間，通入流量為30至200升/分鐘的NH3和流量為30至900sccm的TMIn，形成厚度為1nm至30nm充當(dāng)?shù)蜏刳鍖泳ё训腎nbN(0＜b＜0.5)預(yù)覆蓋層。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)的低溫發(fā)光量子阱層，其特征在于：生長所述低溫阱層的步驟包括：保持各種條件和預(yù)覆蓋層生長條件一樣，通入流量為30至200升/分鐘的NH3，流量為30至900sccm的TMIn和流量為100至500sccm的TEGa，在預(yù)覆蓋層上形成厚度為2nm至20nm類量子點結(jié)構(gòu)的InzGa1-zN(0＜z＜0.5)低溫阱層。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)的低溫發(fā)光量子阱層，其特征在于：生長所述生長停頓層的步驟包括：保持各種條件和低溫阱層生長條件一樣，停止通入TMIn和TEGa，升高生長溫度10至50℃或者通入500至3000sccm的H2或者純氮氣氛圍控制低溫阱層類量子點的尺寸與密度，同時改善均勻性及長晶品質(zhì)。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)的低溫發(fā)光量子阱層，其特征在于：生長所述覆蓋層的步驟包括：保持各種條件和生長停頓層生長條件一樣，升高80至150℃生長溫度至低溫勢壘層目標(biāo)溫度的過程中，通入流量為30至200升/分鐘的NH3，流量為100至500sccm的TEGa形成厚度為1nm至10nm的GaN覆蓋層以對低溫阱層在溫度升高時的保護(hù)。

10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)的低溫發(fā)光量子阱層，其特征在于：生長所述低溫勢壘層的步驟包括：保持各種條件和覆蓋層生長條件一樣，通入流量為30至200升/分鐘的NH₃，流量為20至200sccm的TMIn和流量為300至600sccm的TEGa，在覆蓋層上形成厚度為5nm至20nm的InaGa1-aN(0＜a＜0.5)低溫勢壘層。