CN114284408B - 载流子扩展结构、生长方法及外延片 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种载流子扩展结构、生长方法及外延片，所述载流子扩展结构生长在浅发光层上，包括：缓冲层单元；电子限制层单元，生长在所述缓冲层单元上；所述缓冲层单元和电子限制层单元中均包括交替生长的InGaN体系材料层和GaN体系材料层，其中，位于所述电子限制层单元中的GaN体系材料层包括依次生长的uGaN前限制层、nAl_xGa_1‑xN中限制层、uGaN后限制层。本发明的载流子扩展结构，生长在浅发光层与发光层之间，实现降低电子溢出，提高空穴注入发光层的几率，提升发光效率。

Description

载流子扩展结构、生长方法及外延片

技术领域

本发明涉及外延片技术领域，尤其是指一种载流子扩展结构、生长方法及外延片。

背景技术

发光二极管LED是一种半导体发光器件，具有寿命长、能耗低、体积小、可靠性高等优点，在大屏幕彩色显示、交通信号灯和照明领域发挥了越来越重要的作用。

传统GaN基LED普遍使用InGaN/GaN多量子阱发光层结构，一方面电子的迁移率较空穴快，且自由电子的浓度较空穴的浓度高，容易导致发光层中电子和空穴分布不均匀，空穴容易集中在最后几个距P型氮化物半导体层较近的MQW中，不利于电子和空穴的复合；另一方面电子浓度高、迁移快，电子容易溢至P型氮化物半导体层中，与P型氮化物半导体中的空穴复合，并产生非辐射复合，降低空穴的注入效率和引起Efficiency Droop效应。

目前一般采用AlGaN电子阻挡层置于发光层与P型半导体层之间来阻挡电子溢出，高Al组分可限制部分电子溢出至P型半导体层，但AlGaN随着Al组分的上升，Mg掺杂离化能迅速升高和晶体质量会显著下降，导致空穴离化效率和浓度急剧下降，引起亮度和效率降低；另外，在大电流注入条件下，高Al组分的AlGaN电子阻挡层结构仍有大量的电子会溢出至P型半导体层，引起droop效应、老化和光衰等问题；同时由于GaN与AlGaN之间的晶格失配，大能带隙(即高铝组分)的电子阻挡层难以使用高质量材料生长；此外，发光层的最后一个量子势垒与电子阻挡层之间的界面处以及在电子阻挡层与P型半导体层之间的界面处的内部极化场，具有高铝组分的电子阻挡层将导致严重的能带弯曲，界面处呈现尖峰，阻止空穴有效地注入发光层。

鉴于传统LED的上述缺陷，故电子阻挡层需具有高铝组分同时具有低的内部极化场以降低对空穴注入的影响；然而由于量子阱与电子阻挡层之间生长条件存在差异，比如温度，难以在发光层最后一个量子阱顶部直接生长电子阻挡层，温度太高会破坏发光层质量，温度太低难以得到高质量的材料质量。

目前氮化物发光二极管一般在浅量子阱(浅发光层)上直接生长发光层多量子阱结构，但浅发光层受到来自衬底和底层多层影响应力较大，直接在浅量子阱上生长多量子阱发光层会造成发光层晶体质量降低和热应力适配，影响了电子和空穴的辐射复合，降低发光效率。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中传统结构的氮化物发光二极管直接在浅量子阱上直接生长发光层多量子阱结构造成的发光层晶体质量降低和热应力适配的问题，提供一种载流子扩展结构，生长在浅发光层与发光层之间，实现降低电子溢出，提高空穴注入发光层的几率，提升发光效率。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种载流子扩展结构，生长在浅发光层上，包括：

缓冲层单元；

电子限制层单元，生长在所述缓冲层单元上；

所述缓冲层单元和电子限制层单元上均包括交替生长的InGaN体系材料层和GaN体系材料层，其中，位于所述电子限制层单元上的GaN体系材料层包括依次生长的uGaN前限制层、nAl_xGa_1-xN中限制层、uGaN后限制层。

在本发明的一个实施例中，所述InGaN体系材料层包括依次生长的InGaN前层、InN***层、InGaN后层，其中，所述电子限制单元中InN***层为n型掺杂InN，掺杂浓度大于5×10¹⁸/cm³。

在本发明的一个实施例中，所述InGaN体系材料层的厚度为0.5～3nm，其中所述InGaN前层和所述InGaN后层的总厚度为0.4～2nm，所述InN***层的厚度为0.1～1nm。

在本发明的一个实施例中，位于所述缓冲层单元中的GaN体系材料层包括依次生长的uGaN前层、nGaN中间层、uGaN后层；

其中，nGaN中间层为n型掺杂GaN，掺杂浓度2×10¹⁸/cm³～8×10¹⁸/cm³；

所述uGaN前层厚度为0.5～2nm，所述nGaN中间层厚度为0.5～2nm，所述uGaN后层厚度为0.5～2nm。

在本发明的一个实施例中，所述uGaN前限制层和所述uGaN后限制层的总厚度为0.5～2nm，所述nAl_xGa_1-xN中限制层的厚度为0.1～0.5nm；其中，nAl_xGa_1-xN中限制层为n型AlGaN，掺杂浓度2×10¹⁸/cm³～8×10¹⁸/cm³。

在本发明的一个实施例中，所述nAl_xGa_1-xN中限制层中的Al占比大于0.3。

在本发明的一个实施例中，所述缓冲层单元中的InGaN体系材料层和GaN体系材料层交替生长的周期为30～60个周期。

在本发明的一个实施例中，所述电子限制层单元中的InGaN体系材料层和GaN体系材料层交替生长的周期为1～5个周期。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种载流子扩展结构的生长方法，所述生长方法用于生长上述载流子扩展结构。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种外延片，所述外延片包括上述载流子扩展结构。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明所述的载流子扩展结构，能够生长在浅发光层上，包括：缓冲层单元和生长在所述缓冲层单元上的电子限制层单元；

所述缓冲层单元和电子限制层单元中均包括交替生长的InGaN体系材料层和GaN体系材料层，其中，位于所述电子限制层单元上的GaN体系材料层包括依次生长的uGaN前限制层、nAl_xGa_1-xN中限制层、uGaN后限制层；

本发明的缓冲层单元对电子注入到发光层起到很好的均匀扩散，本发明的电子限制层单元对载流子具有大的势垒，电子难以以热电子发射方式跃迁，降低了电子迁移速率和电子溢出至P型层的几率，增加电子与空穴的复合效率，电子被局限在载流子扩展结构中，电子横向扩展能力提升；

将本发明的载流子扩展结构生长在浅发光层与发光层之间，实现降低电子溢出，提高空穴注入发光层的几率，提升发光效率的作用，使发光二极管内电流和亮度均匀性得到改善，再者，包括本发明的载流子扩展结构的发光二极管外延片，无需在发光层和p型层之间再生长含有Al的外延层，降低了发光层和p型层之间的计划效应，提高发光二极管的发光效率，极大地降低efficiency droop效应，适合大电流下工作。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：

图1是本发明的载流子扩展结构的结构示意图；

图2是本发明的缓冲层单元的结构示意图；

图3是本发明的电子限制层单元的结构示意图；

图4是本发明的发光二极管外延片的结构示意图。

说明书附图标记说明：

10、衬底；20、低温缓冲层；30、非掺杂氮化物层；40、N型氮化物半导体层；50、浅发光层；60、载流子扩展结构；61、缓冲层单元；62、电子限制层单元；70、发光层；80、低温P型氮化物半导体层；90、P型氮化物半导体层；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例1

参照图1所示，本发明的载流子扩展结构60，生长在浅发光层50上，包括：缓冲层单元61和生长在缓冲层单元61上的电子限制层单元62；

参照图2所示，所述缓冲层单元61包括交替生长的InGaN缓冲层和GaN缓冲层；

具体地，所述InGaN缓冲层包括依次生长的InGaN前层、InN***层、InGaN后层；所述InGaN缓冲层的厚度为0.5～3nm，其中所述InGaN前层和所述InGaN后层的总厚度为0.4～2nm，所述InN***层的厚度为0.1～1nm；

具体地，所述GaN缓冲层包括依次生长的uGaN前层、nGaN中间层、uGaN后层；其中，nGaN中间层为n型掺杂GaN，掺杂浓度2×10¹⁸/cm³～8×10¹⁸/cm³；所述uGaN前层厚度为0.5～2nm，所述nGaN中间层厚度为0.5～2nm，所述uGaN后层厚度为0.5～2nm；

具体地，所述缓冲层单元中的InGaN缓冲层和GaN缓冲层的交替生长周期为30～60个周期。

其中需要说明的是：1)InN***层可以形成深的载流子势阱，很好地形成对载流子扩散；当InN***层厚度过低(小于0.1nm)起不到明显扩散效果，当InN***层厚度过大(大于1nm)，会造成缓冲层单元中In组分分布不均，会造成载流子扩散不均匀。

2)uGaN前层/nGaN中间层/uGaN后层厚度主要用来调整缓冲层单元电阻及漏电性能，因为nGaN中间层掺杂浓度较高，当nGaN中间层厚度太厚(大于2nm)及uGaN前层和uGaN后层厚度太薄(小于0.5nm)，引起漏电通道，降低ESD性能，nGaN中间层厚度太薄(小于0.5)及uGaN前层和uGaN后层厚度太厚(大于2nm)，缓冲层单元整体电阻偏大，会造成电压升高问题。

3)缓冲层单元重复周期对亮度及ESD性能影响较大，周期过低(小于30)起不到载流子扩散作用，对外延片亮度及ESD性能提升效果不明显，周期过大(大于60)，继续增大周期亮度及ESD性能变化不大，同时导致缓冲层单元整体电阻增加，会造成电压升高问题。

参照图3所示，所述电子限制层单元62包括交替生长的InGaN限制层和GaN限制层；

具体地，所述InGaN限制层与所述InGaN缓冲层结构相同，包括依次生长的InGaN前层、InN***层、InGaN后层，其中，所述电子限制单元中InN***层为n型掺杂InN，掺杂浓度大于5×10¹⁸/cm³，在InN层中掺杂可以很好地屏蔽电子限制单元中InGaN限制层中的激化电场，降低电子限制层能带弯曲，进而降低发光层重能带弯曲，增大发光层中电子和空穴波函数交叠，提高辐射符合效率。

所述InGaN缓冲层的厚度为0.5～3nm，其中所述InGaN前层和所述InGaN后层的总厚度为0.4～2nm，所述InN***层的厚度为0.1～1nm；

具体地，所述GaN限制层包括依次生长的uGaN前限制层、nAl_xGa_1-xN中限制层、uGaN后限制层；所述uGaN前限制层和所述uGaN后限制层的总厚度为0.5～2nm，所述nAl_xGa_1-xN中限制层的厚度为0.1～0.5nm；其中，nAl_xGa_1-xN中限制层为n型AlGaN，掺杂浓度2×10¹⁸/cm³～8×10¹⁸/cm³。

具体地，所述电子限制层单元中InGaN限制层和GaN限制层交替生长的周期为1～5个周期；

具体地，所述nAl_xGa_1-xN中限制层中的Al占比大于0.3，现有的氮化物发光二极管结构中的电子阻挡层中Al的占比在0～0.2，本实施例中的Al的成分占比更高，能够进一步限制电子溢出。

其中需要说明的是：1)InN***层可以形成深的载流子势阱，很好地形成对载流子限制；当InN***层厚度过低(小于0.1nm)起不到明显限制效果，当InN***层厚度过大(大于1nm)，会造成电子限制单元中In组分分布不均，不能很好地对载流子限制。

2)uGaN前限制层/uGaN后限制层主要用来调整匹配InGaN缓冲层晶格常数，降低AlGaN中限制层与InGaN晶格失配效应，同时uGaN前限制层/uGaN后限制层厚度可以调整电子限制单元电阻及漏电性能，因为nAlGaN中限制层掺杂浓度较高，当uGaN前限制层和uGaN后限制层厚度太薄(小于0.5nm)，不能很好地匹配InGaN缓冲层晶格常数，造成降低AlGaN中限制层与InGaN晶格失配效应过大，降低发光层生长质量，uGaN前限制层和uGaN后限制层厚度太厚(大于2nm)，电子限制单元整体电阻偏大，会造成电压升高问题。

3)电子限制单元重复周期对亮度及ESD性能影响较大，周期过大(大于5)，继续增大周期导致缓冲层整体电阻增加，会造成电压升高问题，同时引起发光层生长应力较大，降低发光层生长质量。

本发明的缓冲层单元61对电子注入到发光层起到很好的均匀扩散，本发明的电子限制层单元62对载流子具有大的势垒，电子难以以热电子发射方式跃迁，降低了电子迁移速率和电子溢出至P型层的几率，增加电子与空穴的复合效率，电子被局限在载流子扩展结构中，使电子横向扩展能力提升。

实施例2

本实施例中提供了一种载流子扩展结构的生长方法，所述生长方法用于生长上述实施例1的载流子扩展结构60，所述生长方法包括以下步骤：

在浅发光层50上生长缓冲层单元61：

在浅发光层上，生长温度为760～860℃，生长压力为200～400mbar的条件下，生长厚度为0.5～3.0nm厚度的InGaN缓冲层，InGaN缓冲层包括InGaN前层、InN***层、InGaN后层，其中InGaN前层厚度和InGaN后层总厚度0.4～2nm，InN***层厚度0.1～1nm，生长所需的Ga源为TEGa，In源为TMIn，生长气氛切换为N₂气氛；

在InGaN缓冲层上，生长温度为800～1010℃，生长压力为200～400mbar的条件下，生长厚度为1.5～6.0nm厚度的GaN缓冲层，GaN缓冲层包括uGaN前层、nGaN中间层、uGaN后层，其中uGaN前层厚度为0.5～2nm，nGaN中间层厚度为0.5～2nm，uGaN后层厚度为0.5～2nm，其中nGaN中间层中的Si掺杂浓度5×10¹⁸～2×10¹⁹/cm³,生长所需的Ga源为TEGa，In源为TMIn，生长气氛切换为N₂气氛；

交替重复上述两步，形成周期***替生长的InGaN缓冲层和GaN缓冲层，所述交替生长的循环周期为30～60个周期。

在缓冲层单元61上生长电子限制层单元62：

在缓冲层单元61上，生长温度为760～860℃，生长压力为200～400mbar的条件下，生长厚度为0.5～3.0nm厚度的InGaN限制层，InGaN限制层包括InGaN前层、InN***层、InGaN后层，其中InGaN前层厚度和InGaN后层总厚度0.4～2nm，InN***层厚度0.1～1nm，生长所需的Ga源为TEGa，In源为TMIn，生长气氛切换为N₂气氛；

在InGaN限制层上，生长温度为800～1010℃，生长压力为200～400mbar的条件下，生长厚度为0.6～2.5nm厚度的GaN限制层，GaN限制层包括uGaN前限制层、nAl_xGa_1-xN中限制层、uGaN后限制层，其中uGaN前限制层和uGaN后限制层总厚度为0.5～2nm，nAl_xGa_1-xN中限制层厚度为0.1～0.5nm,生长所需的Ga源为TEGa，In源为TMIn，生长气氛切换为N₂气氛；

交替重复上述两步，形成周期***替生长的InGaN限制层和GaN限制层，所述交替生长的循环周期为1～5个周期。

实施例3

参照图4所示，本实施例提供了一种外延结构，相比与传统的外延结构，本实施例的外延结构，在浅发光层50与发光层70之间生长载流子扩展结构60，无需在发光层70和p型层之间再生长含有Al的外延层，本实施例的外延结构包括：

衬底10，在所述衬底10上自下而上依次生长有低温缓冲层20、非掺杂氮化物层30、N型氮化物半导体层40、浅发光层50、载流子扩展结构60、发光层70、低温P型氮化物半导体层80和P型氮化物半导体层90；

所述衬底10为蓝宝石衬底；

所述低温缓冲层20为20～400nm的非掺杂GaN或AlN；

所述非掺杂氮化物层30是1～3um的非掺杂GaN；

所述N型氮化物半导体层40是厚度1～3um掺Si的nGaN层，Si的掺杂浓度是5×10¹⁷cm^-3～2×10¹⁹cm^-3；

所述浅发光层50是InGaN/GaN交替的厚度为10～35nm的多量子阱结构；

所述载流子扩展结构60包括缓冲层单元61和电子限制层单元62，所述缓冲层单元61包括交替生长的InGaN缓冲层和GaN缓冲层；所述InGaN缓冲层包括依次生长的InGaN前层、InN***层、InGaN后层；所述InGaN缓冲层的厚度为0.5～3nm，其中所述InGaN前层和所述InGaN后层的总厚度为0.4～2nm，所述InN***层的厚度为0.1～1nm；所述GaN缓冲层包括依次生长的uGaN前层、nGaN中间层、uGaN后层；所述uGaN前层厚度为0.5～2nm，所述nGaN中间层厚度为0.5～2nm，其中，nGaN中间层为n型掺杂GaN，掺杂浓度2×10¹⁸/cm³～8×10¹⁸/cm³；所述uGaN后层厚度为0.5～2nm；所述缓冲层单元中InGaN缓冲层和GaN缓冲层的交替生长周期为30～60个周期；所述电子限制层单元62包括交替生长的InGaN限制层和GaN限制层；所述InGaN限制层与所述InGaN缓冲层结构相同，包括依次生长的InGaN前层、InN***层、InGaN后层；所述InGaN缓冲层的厚度为0.5～3nm，其中所述InGaN前层和所述InGaN后层的总厚度为0.4～2nm，所述InN***层的厚度为0.1～1nm；其中，所述电子限制单元中InN***层为n型掺杂InN，掺杂浓度大于5×10¹⁸/cm³；所述GaN限制层包括依次生长的uGaN前限制层、nAl_xGa_1-xN中限制层、uGaN后限制层；所述uGaN前限制层和所述uGaN后限制层的总厚度为0.5～2nm，所述nAl_xGa_1-xN中限制层的厚度为0.1～0.5nm；其中，nAl_xGa_1-xN中限制层为n型AlGaN，掺杂浓度2×10¹⁸/cm³～8×10¹⁸/cm³；所述电子限制层单元中InGaN限制层和GaN限制层交替生长的周期为1～5个周期；所述nAl_xGa_1-xN中限制层中的Al占比大于0.3，现有的氮化物发光二极管结构中的电子阻挡层中Al的占比在0～0.2，本实施例中的Al的成分占比更高，能够进一步限制电子溢出；

所述发光层70是InGaN/GaN交替的厚度为8～21nm的多量子阱结构；

所述低温P型氮化物半导体层80是厚度15～100nm掺Mg的pGaN，Mg掺杂浓度为1×10¹⁹cm^-3～5×10²⁰cm^-3；

所述P型氮化物半导体层90是厚度50～200nm掺Mg的pGaN，Mg掺杂浓度为1×10¹⁹cm^-3～5×10²⁰cm^-3。

本实施例的外延片，将本发明的载流子扩展结构60生长在浅发光层50与发光层70之间，实现降低电子溢出，提高空穴注入发光层的几率，提升发光效率的作用，使发光二极管内电流和亮度均匀性得到改善，再者，包括本发明的载流子扩展结构60的发光二极管外延片，无需在发光层70和p型层之间再生长含有Al的外延层，降低了发光层和p型层之间的计划效应，提高发光二极管的发光效率，极大地降低efficiency droop效应，适合大电流下工作。

实施例4

本实施例中提供了一种外延片的生长方法，所述生长方法用于生长上述实施例3的外延片，所述生长方法包括以下步骤：

1)在衬底10上生长一层厚度为20～60nm的低温缓冲层20，低温缓冲层20为非掺杂GaN层，生长所需的Ga源为TMG源，生长气氛为H₂气氛，生长温度为550～650℃，生长压力为600～700mbar。

2)在低温缓冲层20上生长厚度为1～3μm的非掺杂氮化物层30，非掺杂氮化物层30为非掺杂GaN层，生长所需的Ga源为TMG源，生长气氛为H2气氛，生长温度为1200～1250℃，生长压力为250～650mbar。

3)在非掺杂氮化物层30上生长厚度为1～3μm的N型氮化物半导体层40，N型氮化物层半导体层40为nGaN层，Si的掺杂浓度1×10¹⁸cm^-3～5×10¹⁹cm^-3；生长所需的Ga源为TMG源，生长气氛为H2气氛，生长温度为1200～1250℃，生长压力为100～200mbar。

4)在N型氮化物半导体层40上生长浅发光层50，浅发光层50为3～8对InGaN/GaN交替生长的浅量子阱，InGaN浅量子阱的厚度为2～5nm，GaN浅量子垒的厚度为8～30nm，生长所需的Ga源为TEG，In源为TMIn，生长气氛切换为N2气氛，生长温度为850～950℃，生长压力为20～400mbar。

5)在浅发光层50上生长载流子扩展结构层60：

在浅发光层50上生长缓冲层单元61：

在浅发光层50上，生长温度为760～860℃，生长压力为200～400mbar的条件下，生长厚度为0.5～3.0nm厚度的InGaN缓冲层，InGaN缓冲层包括InGaN前层、InN***层、InGaN后层，其中InGaN前层厚度和InGaN后层总厚度0.4～2nm，InN***层厚度0.1～1nm，生长所需的Ga源为TEGa，In源为TMIn，生长气氛切换为N₂气氛；

在InGaN缓冲层上，生长温度为800～1010℃，生长压力为200～400mbar的条件下，生长厚度为1.5～6.0nm厚度的GaN缓冲层，GaN缓冲层包括uGaN前层、nGaN中间层、uGaN后层，其中uGaN前层厚度为0.5～2nm，nGaN中间层厚度为0.5～2nm，uGaN后层厚度为0.5～2nm，其中nGaN层中Si掺杂浓度5×10^18-2×10¹⁹/cm³,生长所需的Ga源为TEGa，In源为TMIn，生长气氛切换为N₂气氛；

交替重复上述两步，形成周期***替生长的InGaN缓冲层和GaN缓冲层，所述交替生长的循环周期为30～60个周期。

在缓冲层单元61上生长电子限制层单元62：

在缓冲层单元61上，生长温度为760～860℃，生长压力为200～400mbar的条件下，生长厚度为0.5～3.0nm厚度的InGaN限制层，InGaN限制层包括InGaN前层、InN***层、InGaN后层，其中InGaN前层厚度和InGaN后层总厚度0.4～2nm，InN***层厚度0.1～1nm，生长所需的Ga源为TEGa，In源为TMIn，生长气氛切换为N2气氛；

在InGaN限制层上，生长温度为800～1010℃，生长压力为200～400mbar的条件下，生长厚度为0.6～2.5nm厚度的GaN限制层，GaN限制层包括uGaN前限制层、nAl_xGa_1-xN中限制层、uGaN后限制层，其中uGaN前限制层和uGaN后限制层总厚度为0.5～2nm，nAl_xGa_1-xN中限制层厚度为0.1～0.5nm,生长所需的Ga源为TEGa，In源为TMIn，生长气氛切换为N2气氛；

交替重复上述两步，形成周期***替生长的InGaN限制层和GaN限制层，所述交替生长的循环周期为1～5个周期。

6)在所述载流子扩展结构60上生长发光层70，发光层70为2～20对InGaN/GaN交替生长的量子阱，InGaN量子阱的厚度为2～6nm，生长温度740～820℃，GaN量子垒的厚度为6～15nm，生长温度780～970℃，生长所需的Ga源为TEGa，In源为TMIn，生长气氛切换为N2气氛，生长压力为200～400mbar。

7)在发光层70上生长厚度为15～100nm低温p型半导体层80，低温p型半导体层80为p型GaN层，生长所需的Ga源为TMG源，Mg源为Cp2Mg，生长气氛为H2气氛，生长温度为900～1000℃，Mg掺杂浓度为1×10¹⁹cm^-3～5×10²⁰cm^-3。

8)在低温p型半导体层80上生长厚度为50～200nm的p型氮化物半导体层90，p型氮化物半导体层90为pGaN层，Mg掺杂浓度为1×10¹⁹cm^-3～5×10²⁰cm^-3，生长所需的Ga源为TMG源，Mg源为Cp2Mg，生长气氛切换为H2气氛，生长温度为1050～1150℃，生长压力为200～600mbar，Mg掺杂浓度为1×10¹⁹cm^-3～5×10²⁰cm^-3。

为了进一步验证本发明的具有载流子扩展结构的外延片的技术效果，将本发明的外延片与传统的外延片进行测试比较，比较结果如表1：

表1

从表1可以看出，在相同芯片规格条件下，在相同电流测试条件下(1000mA)，相同面积(1mm²)的外延片，本发明的具有载流子扩展结构的外延片具有更高的发光强度和更低的效率骤降(droop)效应。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种载流子扩展结构，其特征在于，生长在浅发光层与发光层之间，包括：

缓冲层单元；

电子限制层单元，生长在所述缓冲层单元上；

所述缓冲层单元和电子限制层单元均为周期生长，所述缓冲层单元和电子限制层单元的周期内均包括依次生长的InGaN体系材料层和GaN体系材料层，位于所述缓冲层单元和电子限制层单元中的InGaN体系材料层结构相同；其中，位于所述缓冲层单元中的GaN体系材料层包括依次生长的uGaN前层 、nGaN中间层 、uGaN后层，位于所述电子限制层单元中的GaN体系材料层包括依次生长的uGaN前限制层、nAl_xGa_1-xN中限制层、uGaN后限制层。

2.根据权利要求1所述的载流子扩展结构，其特征在于：所述InGaN体系材料层包括依次生长的InGaN前层、InN***层、InGaN后层，其中，所述电子限制单元中InN***层为n型掺杂InN，掺杂浓度大于5×10¹⁸/cm³。

3.根据权利要求2所述的载流子扩展结构，其特征在于：所述InGaN体系材料层的厚度为0.5～3nm，其中所述InGaN前层和所述InGaN后层的总厚度为0.4～2nm，所述InN***层的厚度为0.1～1nm。

4.根据权利要求1所述的载流子扩展结构，其特征在于：位于所述缓冲层单元中的GaN体系材料层中，nGaN中间层为n型掺杂GaN，掺杂浓度2×10¹⁸/cm³～8×10¹⁸/cm³；

所述uGaN前层厚度为0.5～2nm，所述nGaN中间层厚度为0.5～2nm，所述uGaN后层厚度为0.5～2nm。

5.根据权利要求1所述的载流子扩展结构，其特征在于：所述uGaN前限制层和所述uGaN后限制层的总厚度为0.5～2nm，所述nAl_xGa_1-xN中限制层的厚度为0.1～0.5nm；其中，nAl_xGa_1-xN中限制层为n型AlGaN，掺杂浓度2×10¹⁸/cm³～8×10¹⁸/cm³。

6.根据权利要求1所述的载流子扩展结构，其特征在于：所述nAl_xGa_1-xN中限制层中的Al占比大于0.3。

7.根据权利要求1所述的载流子扩展结构，其特征在于：所述缓冲层单元中的InGaN体系材料层和GaN体系材料层生长的周期为30～60个周期。

8.根据权利要求1所述的载流子扩展结构，其特征在于：所述电子限制层单元中的InGaN体系材料层和GaN体系材料层生长的周期为1～5个周期。

9.一种载流子扩展结构的生长方法，其特征在于：所述生长方法用于生长上述权利要求1-8任意一项所述的载流子扩展结构。

10.一种外延片，其特征在于：包括如权利要求1-8任意一项所述的载流子扩展结构。