[發明專利]一種GaN基發光二極管外延結構的生長方法

有效

• 申請號: 201310180372.2
• 申請日: 2013-05-16
• 公開（公告）號: CN103227251A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: 郭麗彬;劉仁鎖;蔣利民;李剛
• 申請（專利權）人: 合肥彩虹藍光科技有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/32;H01L33/06
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技術領域

本發明涉及GaN?基發光二極管(LED)材料制備技術領域，特別涉及一種GaN基發光二極管淺量子阱層的外延生長方法。

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背景技術

氮化鎵基InGaN/GaN多量子阱發光二極管外延層生長過程中，由于晶格失配及外延層薄膜沉積缺陷等原因，GaN?基發光二極管材料在生長過程中會產生應力。有源層中的內應力會影響到外延片的內量子效率及外延片的亮度，同時還會影響到抗靜電能力。

典型的外延層結構中，淺阱層介于N型氮化鎵層與發光量子阱層之間，該層在外延生長中有很大作用。對于淺阱層，不同的生長方法會起到不同的作用，最重要的作用如釋放結晶過程中的應力，改善晶體質量等。

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發明內容

本發明針對上述現有技術中存在的問題，提供一種GaN基發光二極管外延結構的生長方法，更好的改善晶體質量，改進發光效率，提高亮度。

本專利通過在外延淺阱層中，采用漸變式生長速率進行外延生長淺阱層，主要方法為選擇不同的鎵源及選擇使用不同的摩爾量。該生長方法可以改善多量子阱表面形貌，減少V型缺陷，改善晶體質量，減小漏電，改善Vz；同時該生長方法可以緩解外延生長過程中由于晶格失配產生的應力，大幅度提高外延片的亮度，改進LED發光效率。鑒于以上，本專利特別提供一種氮化鎵基發光二極管淺阱層的外延生長方法，

為達到上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

一種GaN基發光二極管外延結構的生長方法，該外延結構從下向上的順序依次為：襯底、低溫GaN緩沖層、GaN非摻雜層、N型GaN層、淺量子阱層、發光量子阱層、低溫P型GaN層、PAlGaN電流阻擋層、高溫P型GaN層和P型接觸

層，所述淺量子阱層包括多個依次交疊的量子阱結構，所述量子阱結構由In_xGa_1-xN勢阱層，其中0<x<1和GaN勢壘層依次生長而成，所述GaN勢壘層采用漸變式生長速率進行生長，Ga源使用TMGa或TEGa進行外延生長。

所述GaN勢壘層采用漸變式生長速率進行生長的方法是：在生長淺量子阱層的前面一個GaN勢壘層A及后面一個GaN勢壘層B，均采用較高生長速率進行生長，中間的GaN勢壘層采用低于GaN勢壘層A或GaN勢壘層B的生長速率的2%-10%進行生長。

所述GaN勢壘層采用漸變式生長速率進行生長的方法是：在生長淺量子阱層的前面一個GaN勢壘層A及后面一個GaN勢壘層B，均采用較高生長速率進行生長，中間的GaN勢壘層采用高于GaN勢壘層A或GaN勢壘層B的生長速率的2%-6%進行生長，GaN勢壘層A或GaN勢壘層B或中間的GaN勢壘層為GaN層或摻雜Si生長的GaN/Si層。

所述GaN勢壘層采用漸變式生長速率進行生長的方法是：將淺量子阱層拆成兩部分進行生長，第一部分淺量子阱層的前面一個GaN勢壘層C及后面一個GaN勢壘層D以及第二部分淺量子阱層的后面一個GaN勢壘層E均采用較高生長速率進行生長，其余GaN勢壘層均采用低于GaN勢壘層C或GaN勢壘層D或GaN勢壘層E的生長速率的2%-10%進行生長，GaN勢壘層C或GaN勢壘層D或所述其余GaN勢壘層為GaN層或摻雜Si生長的GaN/Si層。

所述GaN勢壘層采用漸變式生長速率進行生長的方法是：將淺量子阱層拆成兩部分進行生長，第一部分淺量子阱層的前面一個GaN勢壘層C及后面一個GaN勢壘層D以及第二部分淺量子阱層的后面一個GaN勢壘層E均采用較高生長速率進行生長，其余GaN勢壘層均采用高于GaN勢壘層C或GaN勢壘層D或GaN勢壘層E的生長速率的2%-6%進行生長，GaN勢壘層C或GaN勢壘層D或所述其余GaN勢壘層為GaN層或摻雜Si生長的GaN/Si層。

本發明所提供的淺量子阱層結構的生長方法，通過采用漸變式生長速率生長淺量子阱層，一方面可以改善多量子阱表面形貌，減少V型缺陷，改善晶體質量，減小漏電，改善Vz；同時，另一方面，該種生長方法可以減少GaN與藍寶石之間失配而產生的穿透位錯到達有源區的數量，從而減少有源區的非輻射復合中心，緩解外延生長過程中由于晶格失配產生的應力，提高外延片的亮度，改進

LED發光效率。

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附圖說明

圖1是本發明所提供的LED外延結構示意圖；

圖2是圖1中淺量子阱層結構生長示意圖一；