[發明專利]紫光LED外延結構及其生長方法

有效

• 申請號: 201710704823.6
• 申請日: 2017-08-17
• 公開（公告）號: CN107316925B
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 吳禮清;周長健
• 申請（專利權）人: 合肥彩虹藍光科技有限公司
• 主分類號: H01L33/06
• 分類號: H01L33/06;H01L33/32;H01L33/14;H01L33/00
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 王華英

1.一種紫光LED外延結構，其特征在于，所述外延結構由下向上的順序依次為：

AlN Buffer層；

位于所述ALN Buffer層上的高溫UGaN層；

位于所述UGaN層上的復合N型GaN層；

位于所述復合N型層上的多量子阱結構MQW；

位于所述多量子阱結構MQW上的有源區發光多量子阱層；

位于所述有源區發光多量子阱層上的EBL電子阻擋層；

位于所述EBL電子阻擋層上的P型GaN層；

所述有源區發光多量子阱層由n層In_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN多量子阱組成，其中n為整數，取值范圍為8-12；每層所述In_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN多量子阱由主勢壘和嵌套在所述主勢壘中間的活動勢壘組成，所述主勢壘與所述活動勢壘交替生長；所述主勢壘由Al_yGa_1-yN組成，所述主勢壘高度隨Al組分增加梯度增加，其中，y取值范圍為0.05-0.5；所述活動勢壘由GaN組成，其中，每層所述活動勢壘的厚度在1-20nm之間。

2.根據權利要求1所述的紫光LED外延結構，其特征在于，所述多量子阱結構MQW由1-20層In_xGa_1-xN/GaN多量子阱組成，單個所述In_xGa_1-xN/GaN多量子阱的厚度在0.5-5nm之間，壘的厚度在1-10nm之間。

3.根據權利要求1所述的紫光LED外延結構，其特征在于，所述高溫UGaN層的厚度范圍在0.5-2.5um之間，所述復合N型GaN層的厚度范圍在1.5-4.5um之間，所述EBL電子阻擋層的厚度范圍在10-120nm之間，所述p型GaN層的厚度范圍在50-200nm。

4.一種紫光LED外延結構的生長方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一，提供一AlN襯底，經過處理后形成AlN Buffer層；

步驟二，將溫度調節至1000-1200℃之間，通入TMGa，生長高溫UGaN層；

步驟三，將溫度控制在1000-1200℃之間，生長復合N型GaN層；

步驟四，將溫度調節至600-1000℃之間，生長多量子阱結構MQW；

步驟五，將溫度調節至750-920℃之間，壓力控制在400-600Torr之間，Ⅴ/Ⅲ摩爾比控制在300-8000之間，生長有源區發光多量子阱層，所述有源區發光多量子阱層由5-10個周期的In_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN多量子阱組成，每周期In_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN多量子阱采用GaN組成的活動勢壘和Al_yGa_1-yN組成的主勢壘交替生長，其中，所述主勢壘生長方式為Al_yGa_1-yN中Al的組分遞進增加，y的取值范圍為0.05-0.5；每層活動勢壘的厚度保持在1-20nm之間；

步驟六，生長溫度在700-1100℃之間，生長EBL電子阻擋層；

步驟七，將溫度調節至700-1100℃之間，以N₂作為載氣，生長p型GaN層；

步驟八，將反應室的溫度降至450-800℃之間，采用純氮氣氛圍進行退火處理2-20min，然后降至室溫，獲得外延結構。

5.根據權利要求4所述的紫光LED外延結構的生長方法，其特征在于，在所述步驟二中，生長高溫UGaN層的厚度控制在0.5-2.5um之間，生長壓力控制在100-500Torr之間，Ⅴ/Ⅲ摩爾比控制在300-2500之間。