[發明專利]一種發光二極管外延片及其制備方法

在審

• 申請號: 202210191723.9
• 申請日: 2022-02-28
• 公開（公告）號: CN114566576A
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 程龍;曾家明;印從飛;劉春楊;胡加輝
• 申請（專利權）人: 江西兆馳半導體有限公司
• 主分類號: H01L33/06
• 分類號: H01L33/06;H01L33/00;H01L33/14;H01L33/32
• 代理公司: 南昌旭瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 36150
• 代理人: 劉紅偉

本發明公開了一種發光二極管外延片及其制備方法，涉及發光二極管技術領域，該發光二極管外延片包括襯底；在襯底上依次設有緩沖層、非摻雜GaN層、缺陷阻擋層、N型GaN層、發光層、電子阻擋層、P型GaN層及接觸層；其中，缺陷阻擋層依次包括第一缺陷阻擋層、第二缺陷阻擋層及第三缺陷阻擋層，第一缺陷阻擋層為Al_aGa_1?aN薄膜層，第二缺陷阻擋層為BN薄膜層，第三缺陷阻擋層為Al_aGa_1?aN薄膜層。本發明能夠解決現有技術中襯底與外延層晶格失配較大，造成外延層位錯密度提高，影響發光二極管外延片發光效率及光電性能的技術問題。

技術領域

本發明涉及發光二極管技術領域，具體涉及一種發光二極管外延片及其制備方法。

背景技術

隨著半導體技術的發展，發光二極管在過去的100年取得了重大進展。發光二極管，簡稱LED，是一種將電能轉化成光能的光電器件，其具有節能環保、壽命長等優點，被廣泛應用于各個領域，例如指示燈、LED廣告牌、顯示器及通用照明等。因此，發光二極管在未來發展前景廣闊。

目前比較常見的發光二極管外延片結構主要是藍寶石襯底的異質外延，即襯底材料與外延層薄膜的材料不一致，然而發光二極管外延片的襯底藍寶石(Al₂O₃)晶格常數為0.4785，外延層(GaN)的晶格常數為0.3189，晶格常數差異較大，在藍寶石襯底上生長的GaN外延層由于晶格失配較大，會造成GaN外延層晶體質量下降，外延層的位錯密度提高，并且位錯會沿著外延層生長方向延伸，導致發光二極管發光層晶體質量下降，非輻射復合增加，發光效率及光電性能下降。

因此，現有的發光二極管外延片普遍存在襯底與外延層晶格失配較大，造成外延層位錯密度提高，影響發光二極管外延片發光效率及光電性能的技術問題。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種發光二極管外延片及其制備方法，旨在解決現有技術中襯底與外延層晶格失配較大，造成外延層位錯密度提高，影響發光二極管外延片發光效率及光電性能的技術問題。

本發明的一方面在于提供一種發光二極管外延片，所述發光二極管外延片包括：

襯底；

在所述襯底上依次設有緩沖層、非摻雜GaN層、缺陷阻擋層、N型GaN層、發光層、電子阻擋層、P型GaN層及接觸層；

其中，所述缺陷阻擋層依次包括第一缺陷阻擋層、第二缺陷阻擋層及第三缺陷阻擋層，所述第一缺陷阻擋層為Al_aGa_1-aN薄膜層，所述第二缺陷阻擋層為BN薄膜層，所述第三缺陷阻擋層為Al_aGa_1-aN薄膜層。

與現有技術相比，本發明的有益效果在于：通過本發明提供的一種發光二極管外延片，通過插入三層式缺陷阻擋層，降低了發光二極管外延片的位錯密度，具體為，缺陷阻擋層包括第一缺陷阻擋層、第二缺陷阻擋層及第三缺陷阻擋層，第一缺陷阻擋層與第二缺陷阻擋層為阻擋晶格失配所形成的位錯及缺陷朝向外延層生長方向延伸及擴展，有效抑制位錯及缺陷延伸至發光層，提高發光層的輻射復合，提升發光二極管外延片的發光效率；第三缺陷阻擋層為減少第二缺陷阻擋層與N型GaN層之間的晶格失配，提高N型GaN層的晶體質量，從而提高發光二極管外延片的晶體質量，減少位錯及缺陷密度，提高發光二極管外延片的發光效率及光電性能，從而解決了普遍存在襯底與外延層晶格失配較大，造成外延層位錯密度提高，影響發光二極管外延片發光效率及光電性能的技術問題。

根據上述技術方案的一方面，所述第一缺陷阻擋層與所述第二缺陷阻擋層的Al組分濃度相同，Al組分占比為0.005-0.1。

根據上述技術方案的一方面，所述缺陷阻擋層的厚度為10-50nm，第一缺陷阻擋層、第二缺陷阻擋層及第三缺陷阻擋層的厚度比為1：1：1-1：10：1。