具有高發光效率的外延片生長方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及發光二極管(英文Light Emitting D1de，簡稱LED)領域，特別涉及一種具有高發光效率的外延片生長方法。
【背景技術】
[0002]LED因高亮度、低熱量、長壽命、無毒、可回收再利用等優點，被稱為是21世紀最有發展前景的綠色照明光源。GaN基LED作為LED中最重要的一類，在眾多領域都有著廣泛的應用。現有的GaN基LED的外延片主要包括襯底、緩沖層、N型GaN層、多量子阱有源層、P型AlGaN層、P型GaN載流子層等。
[0003]GaN基LED在工作過程中，N型GaN層中產生的電子和P型GaN載流子層中產生的空穴，在電場的作用下向多量子阱有源層迀移，并在多量子阱有源層中發生輻射復合，進而發光。
[0004]在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下問題:
[0005]隨著GaN基LED工作電流的增加，電流密度隨之增大，在這種大電流密度場景下，注入多量子阱有源層中的電子也隨之增多，導致部分電子未能與空穴在多量子阱有源層中復合而迀移至P型GaN載流子層中，致使電子溢漏的程度增加，使得大電流密度情況下LED芯片的發光效率下降。
【發明內容】
[0006]為了解決現有技術的問題，本發明實施例提供了一種具有高發光效率的外延片生長方法。所述技術方案如下:
[0007]本發明實施例提供了一種具有高發光效率的外延片生長方法，所述方法包括:
[0008]提供一襯底；
[0009]在所述襯底上依次生長u型GaN層和N型GaN層；
[0010]在所述N型GaN層上生長多量子阱有源層；
[0011 ] 在所述多量子阱有源層上生長P型AlGaN層；
[0012]在所述P型AlGaN層上生長P型GaN載流子層；
[0013]所述在所述多量子阱有源層上生長P型AlGaN層，包括:
[0014]在反應腔內溫度為950°C，反應腔內壓強為10torr的環境下，間歇式生長AlGaN層，并在所述AlGaN層生長間隙通入CP2Mg源。
[0015]在本發明實施例的一種實現方式中，所述間歇式生長AlGaN層，并在所述AlGaN層生長間隙通入CP2Mg源，包括:
[0016]重復執行下述生長過程η次，η彡2:
[0017]通入TMGa、TMAl 和 TMIn 源生長 AlGaN 層；
[0018]停止通入所述TMGa、TMAl和TMIn源，同時通入CP2Mg源。
[0019]在本發明實施例的另一種實現方式中，2 < η ( 12。
[0020]在本發明實施例的另一種實現方式中，所述通入TMGa、TMAl和TMIn源生長AlGaN層，包括:
[0021]通入所述TMGa、TMAl和TMIn源，生長5?30nm厚的AlGaN層。
[0022]在本發明實施例的另一種實現方式中，所述CP2Mg源的流量為100?600SCCm。
[0023]在本發明實施例的另一種實現方式中，所述CP2Mg源每次通入的時間為5sec?2min0
[0024]在本發明實施例的另一種實現方式中，所述在所述襯底上依次生長u型GaN層和N型GaN層，包括:
[0025]在反應腔內溫度為1100?1200°C，反應腔內壓強為200torr的環境下，在藍寶石襯底上生長一層I?4um厚的u型GaN層；
[0026]保持反應腔內溫度為1100?1200°C，保持反應腔內壓強為200torr，在所述u型GaN層上生長一層I?4um厚摻雜Si的N型GaN層。
[0027]在本發明實施例的另一種實現方式中，所述在所述N型GaN層上生長多量子阱有源層，包括:
[0028]在反應腔內壓強為200tOrr的環境下，在所述N型GaN層上生長一層多量子阱有源層，所述多量子阱有源層可以包括6個InGaN阱層、和6個與InGaN阱層交替生長的GaN皇層；其中，所述InGaN阱層的厚度為2.8?3.8nm，生長溫度為750?780°C ;所述GaN皇層的厚度為6nm?20nm，生長溫度為900 °C。
[0029]在本發明實施例的另一種實現方式中，所述在所述P型AlGaN層上生長P型GaN載流子層，包括:
[0030]在反應腔內溫度為940?970 °C，反應腔內壓強為200torr的環境下，在所述P型AlGaN層上生長一層100?500nm厚的P型GaN載流子層。
[0031]本發明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是:
[0032]本發明提供的發光二極管外延片制備方法中，在多量子阱有源層上生長P型AlGaN層采用下述方式實現:在反應腔內溫度為950°C，反應腔內壓強為10torr的環境下，間歇式生長AlGaN層，并在AlGaN層生長間隙通入CP2Mg源，在通入CP2Mg源時，高溫下In揮發產生大量的In空位，N空位數量大大減少，In空位的自補償效應能力比N空位小，所以AlGaN層中空穴濃度增加，且此情況下的AlGaN層中空穴具有較低的受主激活能和較高的二維空穴氣密度，因而大大增加了 P型AlGaN層中的空穴濃度；該外延片制成的芯片工作時，由于P型AlGaN載流子層中的空穴濃度高，導致最終注入多量子阱有源層中的空穴濃度明顯增加；在大電流密度下，注入多量子阱有源層中的電子是隨之增多的，而由于本發明中注入多量子阱有源層中的空穴也明顯增加，所以大大提高了電子和空穴在多量子阱有源層中的復合效率，由于復合效率的提高，使得越過多量子阱有源層逃逸到P型GaN載流子層的電子數量明顯減少，電子溢漏的程度減小，提高了大電流密度下GaN基LED的發光效率。
【附圖說明】
[0033]為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0034]圖1是本發明實施例提供的具有高發光效率的外延片生長方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0035]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。
[0036]圖1是本發明實施例提供的一種具有高發光效率的外延片生長方法的流程圖，適用于藍綠光波的GaN基LED，參見圖1，該方法包括:
[0037]步驟100:提供一襯底。
[0038]在本實施例中，襯底包括但不限于藍寶石襯底。
[0039]具體地，步驟100可以包括:將放置在石墨盤中藍寶石襯底送入反應腔中，并加熱反應腔至1000?1100°C，增大反應腔內壓強至500torr，對藍寶石襯底進行5min的預處理。
[0040]步驟101，在襯底上依次生長u型GaN層和N型GaN層。
[0041]具體地，步驟101可以包括:加熱反應腔至1100?1200°C，降低反應腔內壓強至200torr，在藍寶石襯底上生長一層I?4um(優選2um)厚的u型GaN層；
[0042]保持反應腔內溫度為1100?1200°C，保持反應腔內壓強為200torr，在u型GaN層上生長一層I?4um(優選2um)厚摻雜Si的N型GaN層。
[0043]步驟102，在N型GaN層上生長多量子阱有源層，多量子阱有源層包括交替生長的多個InGaN阱層和多個GaN皇層。
[0044]具體地，步驟102可以包括