[发明专利]一种高亮度青光LED外延结构及生长工艺

摘要

本发明提供一种高亮度青光LED外延结构及生长工艺，其特征在于：LED外延结构下向上的顺序依次包括：蓝宝石衬底、非掺杂GaN层、N型GaN层、GaN应力释放复合层、多量子阱有源发光层、低温P型GaN层、势垒阻挡AlGaN层、高温P型GaN层，生长GaN应力释放复合层：GaN应力释放复合层包括VPU层、VPN层，VPN层GaN膜厚度30‑50nm，利用TEGa提供Ga源，Si掺杂浓度2*1017cm‑3‑5*1017cm‑3，SiH4提供Si掺杂；生长多量子阱有源发光层：采取了窄阱宽垒设计，压力在200‑250Torr之间阱垒厚度在1:5‑1:8之间；量子阱发光层由8‑15个周期的InGaN/GaN1/GaN2阱垒结构组成；本发明可以生长出高亮度的青光LED外延片。

主权项

1.一种高亮度青光LED外延结构的生长工艺，其特征在于：LED外延结构下向上的顺序依次包括：蓝宝石衬底、非掺杂GaN层、N型GaN层、GaN应力释放复合层、多量子阱有源发光层、低温P型GaN层、势垒阻挡AlGaN层、高温P型GaN层，其生长工艺包括以下步骤：步骤一，蓝宝石表面清洁：蓝宝石衬底，在氢气气氛里进行退火，清洁蓝宝石衬底表面，温度控制在1050‑1100℃之间，然后进行氢化处理3‑5min；步骤二，生长非掺杂GaN层；步骤三，生长N型GaN层；步骤四，生长GaN应力释放复合层：GaN应力释放复合层包括VPU层、VPN层，生长温度控制在780‑880℃之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在1600‑2000之间，压力在300‑350Torr之间；其中VPU层的GaN膜厚度300‑350nm，非故意掺杂，生长速率1.0‑1.5um/hr，利用TMGa提供Ga源；VPN层GaN膜厚度30‑50nm，利用TEGa提供Ga源，Si掺杂浓度2*1017cm‑3‑5*1017cm‑3，SiH4提供Si掺杂；步骤五，生长多量子阱有源发光层：采取了窄阱宽垒设计，压力在200‑250Torr之间阱垒厚度在1:5‑1:8之间；量子阱发光层由8‑15个周期的InGaN/GaN1/GaN2阱垒结构组成，其中阱层InxGa1‑xN厚度2‑4nm，其中x＝0.2‑0.5，生长温度720‑760℃；量子垒层由薄垒层和厚垒层组成，薄垒层GaN1厚度1‑2nm，生长温度720‑760℃，厚垒层GaN2厚度15‑20nm，生长温度800‑860℃，厚垒层生长过程通入10‑20升H2进行界面处理；步骤六，生长低温P型GaN层；步骤七，生长势垒阻挡AlGaN层；步骤八，生长高温P型GaN层，以上外延层生长结束后，将反应室压力降到100Torr，温度降至750‑800℃，采用纯氮气氛围进行退火处理5‑10min，然后降至室温，结束生长；所述步骤六中低温P型GaN层生长温度控制在720‑760℃之间，压力在150‑200Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在200‑300之间，生长厚度控制在50‑80nm之间，Mg掺杂浓度在1017‑1018cm‑3之间，利用TMGa提供Ga源。