CN116504896A - 一种发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管，涉及半导体技术领域，该发光二极管外延片包括包括衬底，所述发光二极管外延片还包括：依次层叠于所述衬底之上的缓冲层、非掺杂GaN层、N型半导体层、多量子阱层、电子阻挡层、P型半导体层以及复合P型接触层；所述复合P型接触层包括依次层叠的BGaMgN层、BMgN层、BInMg层以及InMgN层，所述BGaMgN层设于所述P型半导体层之上，本发明能够解决现有技术中P型接触层重掺杂Mg，活化Mg的浓度低导致接触电阻高，并且易吸收发光二极管的发出的光，导致发光二极管出光效率降低的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管。
背景技术
发光二极管(LightEmitting Diode，LED)，是一种半导体组件。LED被称为***照明光源或绿色光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。根据使用功能的不同，可以将其划分为信息显示、信号灯、车用灯具、液晶屏背光源、通用照明五大类。
目前比较常见的发光二极管通过沉积一层P型接触层以改善外延层与电极之间的功函数差异，提高P型接触层与电极的欧姆接触，降低接触电阻，降低发光二极管的工作电压，为了与电极形成良好的欧姆接触，P型接触层通常采用重掺杂Mg，但是，由于Mg的自补偿效应，P型接触层能活化Mg的浓度较低，导致欧姆接触较差，接触电阻升高，另外，由于Mg的禁带宽度较低，较容易吸收发光二极管发出的光，导致发光二极管出光效率降低。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管，旨在解决现有技术中P型接触层重掺杂Mg，活化Mg的浓度低导致接触电阻高，并且易吸收发光二极管的发出的光，导致发光二极管出光效率降低的技术问题。
本发明的第一方面在于提供一种发光二极管外延片，包括衬底，所述发光二极管外延片还包括：
依次层叠于所述衬底之上的缓冲层、非掺杂GaN层、N型半导体层、多量子阱层、电子阻挡层、P型半导体层以及复合P型接触层；
所述复合P型接触层包括依次层叠的BGaMgN层、BMgN层、BInMg层以及InMgN层，所述BGaMgN层设于所述P型半导体层之上。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：通过本发明提供的一种发光二极管外延片，能有效地降低接触电阻，提高发光二极管的出光效率，减少漏电效应，发光二极管外延片包括：衬底，依次层叠于所述衬底之上的缓冲层、非掺杂GaN层、N型半导体层、多量子阱层、电子阻挡层、P型半导体层以及复合P型接触层；所述复合P型接触层包括依次层叠的BGaMgN层、BMgN层、BInMg层以及InMgN层，所述BGaMgN层设于所述P型半导体层之上，BGaMgN层能有效地提高BGaMgN层与P型半导体层之间界面的平整度和覆盖度，能有效地提高电流扩展能力，减少发光二极管的漏电效应，BMgN层能有效地反射或散射多量子阱层发出的光，减少多量子阱层发出的光在复合P型接触层被吸收，提高发光二极管的出光能力，由于BInMg层的高导电性，能作为电流扩展桥接点，有效地改善复合P型接触层的电流扩展能力，减少电流在BMgN层的三维粗化结构内的积聚效应，InMgN层中In能有效地降低Mg地激活能，提高活化Mg的浓度，从而与电极形成良好的欧姆接触，降低发光二极管的工作电压，从而解决了P型接触层重掺杂Mg，活化Mg的浓度低导致接触电阻高，并且易吸收发光二极管的发出的光，导致发光二极管出光效率降低的技术问题。
根据上述技术方案的一方面，所述BGaMgN层为二维结构生长，所述BMgN层、所述BInMg层以及所述InMgN层均为三维结构生长。
根据上述技术方案的一方面，所述BGaMgN层的厚度为1nm-50nm，所述BGaMgN层中B组分占比为0.01-0.1，Ga组分占比为0.1-0.8。
根据上述技术方案的一方面，所述BMgN层的厚度为1nm-20nm，所述BMgN层中B组分占比为0.1-0.5。
根据上述技术方案的一方面，所述BInMg层的厚度为1nm-10nm，所述BInMg层中B组分占比为0.1-0.5，In组分占比为0.01-0.1。
根据上述技术方案的一方面，所述InMgN层的厚度为1nm-10nm，所述InMgN层中In组分占比为0.01-0.5。
根据上述技术方案的一方面，所述N型半导体层为N型GaN层，所述电子阻挡层为AlInGaN层，所述P型半导体层为P型GaN层。
本发明的第二方面在于提供一种发光二极管外延片的制备方法，用于制备上述发光二极管外延片，所述制备方法包括：
提供一衬底；
在所述衬底上依次生长缓冲层、非掺杂GaN层、N型半导体层、多量子阱层、电子阻挡层以及P型半导体层；
在所述P型半导体层上生长复合P型接触层，所述复合P型接触层包括依次生长的BGaMgN层、BMgN层、BInMg层以及InMgN层。
根据上述技术方案的一方面，所述复合P型接触层的生长步骤，具体包括：
将温度调节至800℃-1100℃，压力调节至50Torr-300Torr，在N2/H2/NH3气氛的环境中，在P型半导体层上二维生长BGaMgN层；
保持温度和气氛不变，将压力调节至300Torr-600Torr，在所述BGaMgN层上三维生长BMgN层；
保持温度、压力不变，在N2/H2气氛的环境中，在所述BMgN层上三维生长BInMg层；
保持温度、压力不变，在N2/H2/NH3气氛的环境中，在所述BInMg层上三维生长InMgN层；
其中，所述N2/H2/NH3气氛中N2/H2/NH3的比例为1：（1-20）：（1-10），所述N2/H2气氛中N2/H2的比例为1：（1-20）。
本发明的第三方面在于提供一种发光二极管，所述发光二极管包括上述发光二极管外延片。
附图说明
本发明的上述与/或附加的方面与优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显与容易理解，其中：
图1为本发明中的发光二极管外延片的结构示意图；
图2为本发明中的发光二极管外延片的制备方法的流程图；
附图元器件符号说明：
衬底100，缓冲层200，非掺杂GaN层300，N型半导体层400，多量子阱层500，电子阻挡层600，P型半导体层700，复合P型接触层800，BGaMgN层810，BMgN层820，BInMg层830，InMgN层840。
具体实施方式
为使本发明的目的、特征与优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造与操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定与限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的与所有的组合。
请参阅图1，所示为本发明提供的一种发光二极管外延片，发光二极管外延片包括衬底100，依次层叠于所述衬底100之上的缓冲层200、非掺杂GaN层300、N型半导体层400、多量子阱层500、电子阻挡层600、P型半导体层700以及复合P型接触层800。
其中，衬底100为外延层生长的基板，常用的衬底100为蓝宝石衬底、硅衬底、碳化硅衬底、氮化镓衬底及氧化锌衬底。
优选地，衬底材料为蓝宝石，蓝宝石具有制备工艺成熟、价格较低、易于清洗和处理，高温下具有良好的稳定性等优点，被广泛应用于发光二极管中。
衬底100上层叠有缓冲层200，缓冲层200包括设于衬底100上的AlN层、以及设于AlN层上的GaN层，缓冲层200的厚度为10nm-50nm，AlN层提供了与衬底100取向相同的成核中心，释放了GaN和衬底100之间的晶格失配产生的应力以及热膨胀系数失配所产生的热应力，为进一步的生长提供了平整的成核表面，减少其成核生长的接触角使岛状生长的GaN晶粒在较小的厚度内能连成面，转变为二维外延生长。
缓冲层200上设有非掺杂GaN层300，其厚度为2μm-3μm，非掺杂GaN层300的晶体质量随着厚度增加压应力会通过堆垛层错释放，线缺陷减少，晶体质量提高。对商业生产的发光二极管外延片而言，通常2μm-3μm左右是比较优化的厚度，不仅节约了生产成本，同时能提高非掺杂GaN层300的晶体质量。
非掺杂GaN层300上设有N型半导体层400，N型半导体层400为N型GaN层，N型GaN层提供电子给多量子阱层500，以使电子与空穴在多量子阱层500辐射复合，以实现发光二极管的发光效应，其厚度为2μm-3μm，N型GaN层的掺杂剂为硅烷，掺杂浓度为1×1019cm-3-5×1019cm-3，N型GaN层通过掺杂剂的掺杂，能降低电流集聚效应，提高发光二极管的光电效率。
在N型半导体层400上层叠多量子阱层500，多量子阱层500为电子空穴复合的区域，多量子阱层500包括交替堆叠的InGaN量子阱层和AlGaN量子垒层，堆叠周期数为5-20，其中，InGaN量子阱层生长温度为790℃-810℃，厚度为2nm-5nm，生长压力50Torr-300Torr，AlGaN量子垒层生长温度为800℃-900℃，厚度为5nm-15nm，生长压力50Torr-300Torr，Al组分为0.01-0.1。
多量子阱层500上设有电子阻挡层600，以用于限制电子溢流，由于电子迁移的速率比空穴的迁移速率快，电子阻挡层600能有效的阻止N型半导体层400的电子溢流至P型半导体层700，防止电子在P型半导体层700与空穴发生非辐射复合，降低发光二极管的发光效率，该电子阻挡层600为AlInGaN层，其厚度为10nm-40nm，其中，Al的组分占比为0.01-0.1，In的组分占比为0.01-0.2。
在电子阻挡层600上层叠有P型半导体层700，P型半导体层700为P型GaN层，P型GaN层提供空穴给多量子阱层500，以使电子与空穴在多量子阱层500辐射复合，达到发光二极管发光效应，P型GaN层的厚度为10nm-50nm，掺杂剂为二茂镁，掺杂浓度为1×1019cm-3-1×1021cm-3。
在P型半导体层700上层叠有复合P型接触层800，复合P型接触层800包括依次层叠的BGaMgN层810、BMgN层820、BInMg层830以及InMgN层840。其中复合P型接触层800中的BGaMgN层810、BMgN层820、BInMg层830以及InMgN层840均是掺杂Mg，通过掺杂Mg提高欧姆接触，降低接触电阻。
具体为，BGaMgN层810设于P型半导体层700之上。BGaMgN层810为二维结构生长，生长于P型半导体层700上，在P型半导体层700上形成一层二维平整薄膜，能有效地提高界面的平整度和覆盖度，能有效地提高电流扩展能力，减少发光二极管的漏电效应，此外，BGaMgN层810的二维平整薄膜，能减少BMgN层820在BGaMgN层810生长的接触角，利于BMgN层820的生长，缓解BMgN层820与BGaMgN层810的晶格失配，提高晶体质量，避免BGaMgN层810的三维粗化结构生长，导致三维结构产生的位错延伸至BMgN层820中，导致BMgN层820的晶体质量下降。
优选地，BGaMgN层810的厚度为1nm-50nm，BGaMgN层810中B组分占比为0.01-0.1，Ga组分占比为0.1-0.8。当BGaMgN层810的厚度过厚时，由于BGaMgN层810中Mg的作用，会吸收部分发光二极管发出的光，导致发光二极管发光效率降低；当BGaMgN层810的厚度过薄时，提高界面的平整度和覆盖率有限，存在漏电效应的产生。此外，BGaMgN层810中B原子和Ga原子有利于缓解复合P型接触层800与P型半导体层700之间的晶格失配，同时，B原子的能有效地填补位错的空缺，减少位错的产生。因此，通过BGaMgN层810中B组分和Ga组分的分配和设置，能有效地缓解复合P型接触层800与P型半导体层700之间的晶格失配，并且减少位错的产生，提高界面的平整度和覆盖率。
另外，BMgN层820、BInMg层830以及InMgN层840均为三维结构生长。其中，BMgN层820为三维粗化生长，能有效地反射或散射多量子阱层500发出的光，减少多量子阱层500发出的光在复合P型接触层800被吸收，提高发光二极管的出光能力。
优选地，BMgN层820的厚度为1nm-20nm，BMgN层820中B组分占比为0.1-0.5。当BMgN层820的厚度的过厚时，BMgN层820的三维结构的粗糙度过大，不利于后续BInMg层830的生长，改善积聚效应有限，发光二极管的性能提升有限；当BMgN层820的厚度过薄时，多量子阱层500发出的部分光源会在复合P型接触层800被吸收，降低发光二极管的出光能力。当BMgN层820中B组分过低时，复合P型接触层800与P型半导体层700之间的晶格失配较大，晶体质量下降，导致发光二极管发光效率降低；当BMgN层820中B组分过高时，Mg掺杂浓度过低，导致欧姆接触接触较差，接触电阻变大，发光二极管的出光效率降低。
在BMgN层820三维生长形成纳米团簇结构的BInMg层830，进一步提高电流扩展能力，由于BInMg层830的高导电性，能作为电流扩展桥接点，有效地改善复合P型接触层800的电流扩展能力，减少电流在BMgN层820的三维粗化结构内的积聚效应。
优选地，BInMg层830的厚度为1nm-10nm，BInMg层830中B组分占比为0.1-0.5，In组分占比为0.01-0.1。当BInMg层830的厚度过薄时，电流扩展能力提升有限；当BInMg层830的厚度过厚时，粗糙度大，不利于后续InMgN层840的生长，导致后续InMgN层840的晶体质量较差。当BInMg层830中B组分占比和In组分占比过高时，一方面，BInMg层830与BMgN层820之间的晶格失配增大，另一方面，Mg掺杂浓度过低，活化Mg的浓度过低，导致欧姆接触较差，接触电阻变大，发光二极管的出光效率降低；当BInMg层830中B组分占比和In组分占比过低时，降低Mg的激活能有限，提高活化Mg的浓度有限，接触电阻降低有限。
此外，在BInMg层830上三维生长InMgN层840，InMgN层840中In能有效地降低Mg的激活能，提高活化Mg的浓度，从而与电极形成良好的欧姆接触，降低发光二极管的工作电压。
优选地，InMgN层840的厚度为1nm-10nm，InMgN层840中In组分占比为0.01-0.5。当InMgN层840的厚度过薄时，欧姆电阻降低有限，当InMgN层840的厚度过厚时，粗糙度大，不利于后续电极的连接接触；当InMgN层840中In组分占比太低时，降低Mg的激活能有限，提高活化Mg的浓度有限；当InMgN层840中In组分占比太高时，一方面，与BInMg层830的晶格失配过大，导致InMgN的晶体质量下降，另一方面，Mg掺杂浓度过低，活化Mg的浓度过低，导致欧姆接触较差，接触电阻变大，发光二极管的出光效率降低。
由此可见，本申请中的复合P型接触层800能有效地降低发光二极管外延层与电极之间的接触电阻，提高发光二极管的出光效率，减少发光二极管漏电，提升发光二极管的发光效率。
另外，请参阅图2，所示为本发明还提供的一种发光二极管外延片的制备方法，所述制备方法包括步骤S10-S12：
步骤S10，提供一衬底；
其中，衬底材料为蓝宝石。
步骤S11，在所述衬底上依次生长缓冲层、非掺杂GaN层、N型半导体层、多量子阱层、电子阻挡层以及P型半导体层；
具体为，缓冲层包括设于衬底上的AlN层、以及设于AlN层上的GaN层，缓冲层的厚度为10nm-50nm。
将已经沉积完AlN层的衬底放入反应腔室中，将温度设置为1000℃-1200℃，在H2的环境中处理1min-10min，以去除表面的杂质，再对衬底进行氮化处理，以提升缓冲层的晶体质量，从而有效地提高后续生长的外延层的晶体质量。
将温度设置为1050℃-1200℃，压力设置至100Torr-600Torr，在缓冲层上生长形成厚度为2μm-3μm的非掺杂的GaN层。
将温度设置为1050℃-1200℃，压力设置至100Torr-600Torr，掺杂剂为硅烷，掺杂浓度为1×1019cm-3-5×1019cm-3，在非掺杂的GaN层上生长形成厚度为2μm-3μm的N型GaN层，作为N型半导体层。
在N型半导体层上生长多量子阱层，多量子阱层包括交替堆叠的InGaN量子阱层和AlGaN量子垒层，堆叠周期数为5-20，其中，InGaN量子阱层生长温度为790℃-810℃，厚度为2nm-5nm，生长压力50Torr-300Torr，AlGaN量子垒层生长温度为800℃-900℃，厚度为5nm-15nm，生长压力50Torr-300Torr，Al组分为0.01-0.1。
将温度设置为900℃-1000℃，压力设置至100Torr-300Torr，在多量子阱层上生长形成厚度为10nm-40nm的电子阻挡层，其中，Al的组分占比为0.01-0.1，In的组分占比为0.01-0.2。
将温度设置为900℃-1050℃，压力设置至100Torr-600Torr，掺杂剂为二茂镁，掺杂浓度为1×1019cm-3-1×1021cm-3，在电子阻挡层上生长形成厚度为10nm-50nm的P型GaN层，作为P型半导体层。
步骤S12，在所述P型半导体层上生长复合P型接触层，所述复合P型接触层包括依次生长的BGaMgN层、BMgN层、BInMg层以及InMgN层。
将温度调节至800℃-1100℃，压力调节至50Torr-300Torr，在N2/H2/NH3气氛的环境中，在P型半导体层上二维生长BGaMgN层；
保持温度和气氛不变，将压力调节至300Torr-600Torr，在所述BGaMgN层上三维生长BMgN层；
保持温度、压力不变，在N2/H2气氛的环境中，在所述BMgN层上三维生长BInMg层；
保持温度、压力不变，在N2/H2/NH3气氛的环境中，在所述BInMg层上三维生长InMgN层；
其中，所述N2/H2/NH3气氛中N2/H2/NH3的比例为1：（1-20）：（1-10），所述N2/H2气氛中N2/H2的比例为1：（1-20）。
需要说明的是，BGaMgN层的生长压力低于BMgN层、BInMg层以及InMgN层的生长压力，生长压力低利于BGaMgN层的二维生长，提高BGaMgN层的平整度和覆盖度，利于后续BMgN层、BInMg层以及InMgN层的生长，提高复合P型接触层的晶体质量。
此外，本发明还提供的一种发光二极管，该发光二极管包上述所述的发光二极管外延片。
下面以具体实施例进一步说明本发明：
实施例一
本发明的第一实施例提供本发明提供的一种发光二极管外延片，发光二极管外延片包括衬底，依次层叠于所述衬底之上的缓冲层、非掺杂GaN层、N型半导体层、多量子阱层、电子阻挡层、P型半导体层以及复合P型接触层。
其中，衬底为外延层生长的基板，优选地，衬底材料为蓝宝石。
衬底上层叠有缓冲层，缓冲层包括设于衬底上的AlN层、以及设于AlN层上的GaN层，缓冲层的厚度为15nm。
缓冲层上设有非掺杂GaN层，其厚度为2μm-3μm。
非掺杂GaN层上设有N型半导体层，N型半导体层为N型GaN层，N型GaN层提供电子给多量子阱层，以使电子与空穴在多量子阱层辐射复合，达到发光二极管发光效应，其厚度为2μm-3μm，N型GaN层的掺杂剂为硅烷，掺杂浓度为1×1019cm-3-5×1019cm-3。
在N型半导体层上层叠多量子阱层，多量子阱层为电子空穴复合的区域，多量子阱层包括交替堆叠的InGaN量子阱层和AlGaN量子垒层，堆叠周期数为10，其中，InGaN量子阱层的厚度为3.5nm，AlGaN量子垒层的厚度为9.8nm，Al组分为0.05。
多量子阱层上设有电子阻挡层，以用于限制电子溢流，该电子阻挡层为AlInGaN层，其厚度为15nm，其中，Al的组分占比为0.05，In的组分占比为0.01。
在电子阻挡层上层叠有P型半导体层，P型半导体层为P型GaN层，P型GaN层提供空穴给多量子阱层，以使电子与空穴在多量子阱层辐射复合，达到发光二极管发光效应，P型GaN层的厚度为15nm，掺杂剂为二茂镁，掺杂浓度为2×1020cm-3。
在P型半导体层上层叠有复合P型接触层，复合P型接触层包括依次层叠的BGaMgN层、BMgN层、BInMg层以及InMgN层。其中复合P型接触层中的BGaMgN层、BMgN层、BInMg层以及InMgN层均是掺杂Mg，通过掺杂Mg提高欧姆接触，降低接触电阻。
具体为，BGaMgN层设于P型半导体层之上。优选地，BGaMgN层的厚度为15nm，BGaMgN层中B组分占比为0.05，Ga组分占比为0.7。
另外，BMgN层、BInMg层以及InMgN层均为三维结构生长。优选地，BMgN层的厚度为10nm，BMgN层中B组分占比为0.3。
优选地，BInMg层的厚度为5nm，BInMg层中B组分占比为0.3，In组分占比为0.05。
优选地，InMgN层的厚度为5nm，InMgN层中In组分占比为0.1。
相应的，本实施例中发光二极管外延片的制备方法包括步骤S10-S12：
步骤S10，提供一衬底；
其中，衬底材料为蓝宝石。
步骤S11，在所述衬底上依次生长缓冲层、非掺杂GaN层、N型半导体层、多量子阱层、电子阻挡层以及P型半导体层；
具体为，缓冲层包括设于衬底上的AlN层、以及设于AlN层上的GaN层。
将已经沉积完AlN层的衬底放入反应腔室中，将温度设置为1000℃-1200℃，在H2的环境中处理1min-10min，以去除表面的杂质，再对衬底进行氮化处理，以提升缓冲层的晶体质量，从而有效地提高后续生长的外延层的晶体质量。
将温度设置为1100℃，压力设置至150Torr，在缓冲层上生长形成厚度为2μm-3μm的非掺杂的GaN层。
将温度设置为1120℃，压力设置至100Torr，掺杂剂为硅烷，掺杂浓度为2.5×1019cm-3，在非掺杂的GaN层上生长形成厚度为2μm-3μm的N型GaN层，作为N型半导体层。
在N型半导体层上生长多量子阱层，多量子阱层包括交替堆叠的InGaN量子阱层和AlGaN量子垒层，堆叠周期数为10，其中，InGaN量子阱层生长温度为795℃，厚度为3.5nm，生长压力200Torr，AlGaN量子垒层生长温度为855℃，厚度为9.8nm，生长压力200Torr，Al组分为0.05。
将温度设置为965℃，压力设置至200Torr，在多量子阱层上生长形成厚度为15nm的电子阻挡层，其中，Al的组分占比为0.05，In的组分占比为0.01。
将温度设置为985℃，压力设置至200Torr，掺杂剂为二茂镁，掺杂浓度为2×1020cm-3，在电子阻挡层上生长形成厚度为15nm的P型GaN层，作为P型半导体层。
步骤S12，在所述P型半导体层上生长复合P型接触层，所述复合P型接触层包括依次生长的BGaMgN层、BMgN层、BInMg层以及InMgN层。
将温度调节至900℃，压力调节至150Torr，在N2/H2/NH3气氛的环境中，在P型半导体层上二维生长BGaMgN层；
保持温度和气氛不变，将压力调节至400Torr，在所述BGaMgN层上三维生长BMgN层；
保持温度、压力不变，在N2/H2气氛的环境中，在所述BMgN层上三维生长BInMg层；
保持温度、压力不变，在N2/H2/NH3气氛的环境中，在所述BInMg层上三维生长InMgN层；
其中，所述N2/H2/NH3气氛中N2/H2/NH3的比例为1：10：5，所述N2/H2气氛中N2/H2的比例为1：5。
实施例二
本发明第二实施例提供的一种发光二极管外延片，本实施例中的发光二极管外延片与第一实施例中的发光二极管外延片的不同之处在于：
BGaMgN层的厚度为25nm，BMgN层的厚度为15nm。
实施例三
本发明第三实施例提供的一种发光二极管外延片，本实施例中的发光二极管外延片与第一实施例中的发光二极管外延片的不同之处在于：
BGaMgN层的厚度为10nm，BMgN层的厚度为5nm。
实施例四
本发明第四实施例提供的一种发光二极管外延片，本实施例中的发光二极管外延片与第一实施例中的发光二极管外延片的不同之处在于：
BInMg层的厚度为7nm，InMgN层的厚度为7nm。
实施例五
本发明第五实施例提供的一种发光二极管外延片，本实施例中的发光二极管外延片与第一实施例中的发光二极管外延片的不同之处在于：
BInMg层的厚度为3nm，InMgN层的厚度为3nm。
实施例六
本发明第六实施例提供的一种发光二极管外延片，本实施例中的发光二极管外延片与第一实施例中的发光二极管外延片的不同之处在于：
BGaMgN层中B组分占比为0.03，Ga组分占比为0.6，BMgN层中B组分占比为0.4。
实施例七
本发明第七实施例提供的一种发光二极管外延片，本实施例中的发光二极管外延片与第一实施例中的发光二极管外延片的不同之处在于：
BGaMgN层中B组分占比为0.07，Ga组分占比为0.7。
实施例八
本发明第八实施例提供的一种发光二极管外延片，本实施例中的发光二极管外延片与第一实施例中的发光二极管外延片的不同之处在于：
BInMg层中B组分占比为0.4，In组分占比为0.07，InMgN层中In组分占比为0.3。
实施例九
本发明第九实施例提供的一种发光二极管外延片，本实施例中的发光二极管外延片与第一实施例中的发光二极管外延片的不同之处在于：
BInMg层中B组分占比为0.2，In组分占比为0.03，InMgN层中In组分占比为0.05。
对比例一
本发明第一对比例提供的一种发光二极管外延片，本对比例中的发光二极管外延片与第一实施例中的发光二极管外延片的不同之处在于：
复合P型接触层为GaMgN层。
请参阅下表1，所示为本发明上述实施例一至实施例九及对比例一对应的参数。
表1
需要说明的是，实施例一至实施例九及对比例一的外延片是在使用相同工艺条件下制成10 mil×24 mil芯片，分别抽取300颗LED芯片，在120 mA/ 60 mA电流下测试性能。
结合实施例一至实施例九及对比例一的数据可知，通过设置复合P型接触层，能有效地降低发光二极管外延层与电极之间的接触电阻，提高发光二极管的出光效率，减少发光二极管漏电，提升发光二极管的发光效率。
结合实施例一至实施例三的数据可知，当BGaMgN层和BMgN层的厚度过厚时，BGaMgN层的吸光效应强和BMgN层粗糙度大，将会限制发光二极管的性能提升；当BGaMgN层和BMgN层的厚度过薄时，BGaMgN层的平整度差和BMgN层的光源反射或散射效果差，将会限制发光二极管的性能提升。
结合实施例一、实施例四、实施例五的数据可知，当BInMg层和InMgN层的厚度过厚时，粗糙度大，不利于后续电极的接触，导致发光二极管性能提升有限；当BInMg层和InMgN层的厚度过薄时，BInMg层的电流扩展能力提升有限以及InMgN层的欧姆电阻降低有限，将会导致发光二极管性能提升有限。
结合实施例一、实施例六、实施例七的数据可知，当BGaMgN层中B组分和Ga组分，以及BMgN层中B组分过低时，复合P型接触层与P型半导体层之间的晶格失配较大，晶体质量下降，界面的平整度和覆盖率提高有限，产生漏电效应，导致发光二极管发光效率降低；当BGaMgN层中B组分和Ga组分，以及BMgN层中B组分过高时，Mg掺杂浓度过低，导致欧姆接触较差，接触电阻变大，发光二极管的出光效率降低。
结合实施例一、实施例八、实施例九的数据可知，当BInMg层中B组分和In组分，以及InMgN层中In组分过低时，降低Mg的激活能有限，提高活化Mg的浓度有限，接触电阻降低有限；当BInMg层中B组分和In组分，以及InMgN层中In组分过高时，Mg掺杂浓度过低，活化Mg的浓度过低，导致欧姆接触较差，接触电阻变大，发光二极管的出光效率降低。
综上，通过设置复合P型接触层，能有效地降低发光二极管外延层与电极之间的接触电阻，提高发光二极管的出光效率，减少发光二极管漏电，提升发光二极管的发光效率。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体与详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形与改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种发光二极管外延片，包括衬底，其特征在于，所述发光二极管外延片还包括：
依次层叠于所述衬底之上的缓冲层、非掺杂GaN层、N型半导体层、多量子阱层、电子阻挡层、P型半导体层以及复合P型接触层；
所述复合P型接触层包括依次层叠的BGaMgN层、BMgN层、BInMg层以及InMgN层，所述BGaMgN层设于所述P型半导体层之上。
2.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述BGaMgN层为二维结构生长，所述BMgN层、所述BInMg层以及所述InMgN层均为三维结构生长。
3.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述BGaMgN层的厚度为1nm-50nm，所述BGaMgN层中B组分占比为0.01-0.1，Ga组分占比为0.1-0.8。
4.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述BMgN层的厚度为1nm-20nm，所述BMgN层中B组分占比为0.1-0.5。
5.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述BInMg层的厚度为1nm-10nm，所述BInMg层中B组分占比为0.1-0.5，In组分占比为0.01-0.1。
6.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述InMgN层的厚度为1nm-10nm，所述InMgN层中In组分占比为0.01-0.5。
7.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述N型半导体层为N型GaN层，所述电子阻挡层为AlInGaN层，所述P型半导体层为P型GaN层。
8.一种发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1-7任一项所述的发光二极管外延片，所述制备方法包括：
提供一衬底；
在所述衬底上依次生长缓冲层、非掺杂GaN层、N型半导体层、多量子阱层、电子阻挡层以及P型半导体层；
在所述P型半导体层上生长复合P型接触层，所述复合P型接触层包括依次生长的BGaMgN层、BMgN层、BInMg层以及InMgN层。
9.根据权利要求8所述的发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述复合P型接触层的生长步骤，具体包括：
将温度调节至800℃-1100℃，压力调节至50Torr-300Torr，在N2/H2/NH3气氛的环境中，在P型半导体层上二维生长BGaMgN层；
保持温度和气氛不变，将压力调节至300Torr-600Torr，在所述BGaMgN层上三维生长BMgN层；
保持温度、压力不变，在N2/H2气氛的环境中，在所述BMgN层上三维生长BInMg层；
保持温度、压力不变，在N2/H2/NH3气氛的环境中，在所述BInMg层上三维生长InMgN层；
其中，所述N2/H2/NH3气氛中N2/H2/NH3的比例为1：（1-20）：（1-10），所述N2/H2气氛中N2/H2的比例为1：（1-20）。
10.一种发光二极管，其特征在于，所述发光二极管包括权利要求1-7任一项所述的发光二极管外延片。
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