[發明專利]一種提高GaN基LED發光效率的外延結構

在審

• 申請號: 201810054451.1
• 申請日: 2018-01-19
• 公開（公告）號: CN108365063A
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發明（設計）人: 孫一軍;程志淵;周強;孫穎;孫家寶;劉艷華;王妹芳;盛況
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01L33/06
• 分類號: H01L33/06;H01L33/32;H01L33/12
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

1.一種提高GaN基LED發光效率的外延結構，其特征在于，所述提高GaN基LED發光效率的外延結構為由藍寶石襯底、Al₂O₃緩沖層、低溫GaN緩沖層、非故意摻雜高溫GaN層、n型GaN層、InGaN/GaN多量子阱層、p型AlGaN層和p型GaN層依次層疊的層疊結構。

2.根據權利要求1所述的一種提高GaN基LED發光效率的外延結構，其特征在于，所述藍寶石襯底為藍寶石平面襯底或藍寶石圖形襯底。

3.根據權利要求1所述的一種提高GaN基LED發光效率的外延結構，其特征在于，所述Al₂O₃緩沖層由單層或多層Al₂O₃薄膜構成。

4.根據權利要求1所述的一種提高GaN基LED發光效率的外延結構，其特征在于，所述Al₂O₃緩沖層的厚度為h，0＜h＜100nm。

5.根據權利要求1所述的一種提高GaN基LED發光效率的外延結構，其特征在于，它通過以下方法制備得到：

(1)將原子層沉積系統反應室抽真空，待壓力小于2x10^-5Torr后，把藍寶石襯底從送樣室轉移至反應室，將反應室溫度升高至200℃，以Ar為載氣，以三甲基鋁和水為反應源，待溫度穩定后開始生長Al₂O₃，周期數為1～1250，厚度為h，0＜h＜100nm。待生長完成后，將具有Al₂O₃緩沖層的藍寶石襯底在N₂氣氛下退火，退火溫度為400℃，時間為10min。

(2)將步驟1處理后的藍寶石襯底放入MOCVD反應室，在H₂氣氛下進行脫附后，將反應室溫度調整至540℃，打開NH₃和TMGa閥門，生長低溫GaN緩沖層，低溫GaN緩沖層的厚度約為30nm。

(3)將反應室壓力和溫度分別調整至200Torr和1060℃，打開TMGa閥門，生長非故意摻雜高溫GaN層，厚度約為3.5um。

(4)打開SiH₄閥門，生長n型GaN層，n型GaN層的摻雜濃度為8E18cm^-3，厚度約為1.5um。

(5)將反應室溫度降低至740℃，打開TMIn和TMGa閥門，生長InGaN/GaN多量子阱層，量子阱周期為5，InGaN層和GaN層的厚度分別為2.6nm和12nm。

(6)將反應室溫度升高至920℃，打開Cp2Mg、TMGa和TMAl閥門，在NH₃氣氛下生長p型AlGaN層，厚度約為20nm。

(7)打開Cp2Mg和TMGa閥門，在H₂氣氛下生長p型GaN層，厚度約為60nm。

(8)待反應室溫度降低到小于180℃后，將外延片從反應室中取出，得到提高GaN基LED發光效率的外延結構。