CN116978997B - 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，涉及半导体光电器件领域。发光二极管外延片包括衬底和依次设于所述衬底上的AlN缓冲层、复合过渡层、本征GaN层、N型GaN层、应力释放层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层和欧姆接触层，所述复合过渡层包括依次层叠的第一空洞层、第一过渡层和第二空洞层；其中，所述第一空洞层为InaAl1‑aN层经热处理制得，所述第一过渡层为BN层，所述第二空洞层为InbB1‑bN层经热处理制得；其中a为0.05~0.15，b为0.05~0.15。实施本发明，可提升发光二极管的发光效率、提高抗静电能力。
Description
技术领域
本发明涉及半导体光电器件领域，尤其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
GaN材料具有禁带宽度大、电子饱和漂移速度高和抗辐射能力强等特性，是制备发光器件的理想材料。GaN基器件的外延生长通常在蓝宝石、SiC和Si等异质衬底上，这是由于GaN同质衬底价格较高。然而，异质外延过程中衬底与外延GaN薄膜间的晶格失配及热失配会在薄膜中引入大量的缺陷和残余应力，严重的甚至会造成外延片表面的粗化以及产生裂纹等现象。并且，底层缺陷蔓延进入有源区，会形成非辐射复合中心，造成发光二极管光效的降低。为了解决基板衬底与GaN外延层之间较大的晶格失配问题，业界普遍采用PVD（物理气相沉积）的方法在衬底上镀一层AlN缓冲层，虽然AlN缓冲层可以一定程度缓解衬底与GaN的晶格失配，但是对于晶格与热失配较大的衬底（如硅衬底）来说，仍然会有较多的位错、缺陷以及孔隙产生，这些缺陷不仅会影响GaN外延层的晶体质量、外延片的表面形貌，底层缺陷向上延伸之后会影响有源区的发光效率，并且降低LED芯片的抗静电能力。
此外，由于PVD镀膜所得的AlN缓冲层过于致密，不利于本征GaN层的三维生长。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种发光二极管外延片及其制备方法，其可提升发光二极管的发光效率，提高抗静电能力。
本发明还要解决的技术问题在于，提供一种发光二极管，其发光效率高、抗静电能力高。
为了解决上述问题，本发明公开了一种发光二极管外延片，包括衬底和依次设于所述衬底上的AlN缓冲层、复合过渡层、本征GaN层、N型GaN层、应力释放层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层和欧姆接触层，所述复合过渡层包括依次层叠的第一空洞层、第一过渡层和第二空洞层；
其中，所述第一空洞层为InaAl1-aN层经热处理制得，所述第一过渡层为BN层，所述第二空洞层为InbB1-bN层经热处理制得；
其中a为0.05~0.15，b为0.05~0.15。
作为上述技术方案的改进，所述InaAl1-aN层生长完成后，在N2气氛下进行热处理，即得所述第一空洞层，处理时间为100s~150s，处理温度为800℃~850℃；
所述InbB1-bN层生长完成后，在N2气氛下处理，即得所述第二空洞层，处理时间为100s~150s，处理温度为800℃~850℃。
作为上述技术方案的改进，所述第一空洞层的厚度为1nm~2nm，In组分的占比为0.01~0.05；
所述BN层的厚度为2nm~5nm；
所述第二空洞层的厚度为1nm~2nm，In组分的占比为0.01~0.05。
作为上述技术方案的改进，所述复合过渡层还包括第二过渡层，所述第二过渡层设于所述第二空洞层之上，所述第二过渡层为BcGa1-cN层。
作为上述技术方案的改进，所述BcGa1-cN层的厚度为5nm~10nm，c为0.25~0.75。
作为上述技术方案的改进，所述BcGa1-cN层中，沿外延生长方向，c由0.75逐渐降低至0.25。
相应的，本发明还公开了一种发光二极管外延片的制备方法，用于制备上述的发光二极管外延片，其包括：
提供衬底，在所述衬底上依次生长AlN缓冲层、复合过渡层、本征GaN层、N型GaN层、应力释放层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层和欧姆接触层，所述复合过渡层包括依次层叠的第一空洞层、第一过渡层和第二空洞层；
其中，所述第一空洞层为InaAl1-aN层经热处理制得，所述第一过渡层为BN层，所述第二空洞层为InbB1-bN层经热处理制得。
作为上述技术方案的改进，所述InaAl1-aN层的生长温度为700℃~750℃，生长压力为100torr~150torr；
所述BN层的生长温度为800℃~850℃，生长压力为100torr~150torr；
所述InbB1-bN层的生长温度为700℃~750℃，生长压力为100torr~150torr。
作为上述技术方案的改进，所述复合过渡层还包括第二过渡层，所述第二过渡层设于所述第二空洞层之上，所述第二过渡层为BcGa1-cN层，所述BcGa1-cN层的生长温度为800℃~900℃，生长压力为100torr~150torr。
相应的，本发明还公开了一种发光二极管，其包括上述的发光二极管外延片。
实施本发明，具有如下有益效果：
1. 本发明的发光二极管外延片中，复合过渡层包括依次层叠的第一空洞层、第一过渡层和第二空洞层，其中，第一空洞层为InaAl1-aN层经热处理制得，第一过渡层为BN层，第二空洞层为InbB1-bN层经热处理制得。首先，本发明第一空洞层和第二空洞层为疏松结构，其可使异质衬底上延伸出的缺陷、位错发生转向甚至湮灭，降低缺陷密度，提高外延片晶格质量，提高二极管发光效率；其次，本发明第一过渡层为BN层，用于衔接两个空洞层，缓解空洞层之间的应力失配，并且B原子较小，可部分填充底层的缺陷，进一步降低缺陷密度，提高外延片表面平整度，提高抗静电能力。
2. 本发明的发光二极管外延片中，复合过渡层还包括第二过渡层，第二过渡层设于第二空洞层之上，第二过渡层为BcGa1-cN层。首先，第二过渡层用于衔接复合过渡层与本征GaN层，可进一步缓解应力失配，提高外延片晶格质量，提高二极管发光效率；其次，BcGa1-cN层中的B原子较小，可部分填充底层的缺陷，进一步降低缺陷密度，提高外延片表面平整度，提高抗静电能力。
3. 本发明的发光二极管外延片中，BcGa1-cN层中的B组分占比沿外延生长方向由0.75逐渐降低至0.25，可对缓冲层表面的缺陷进行修复填充，同时为三维生长的本征GaN层提供部分成核晶种。
附图说明
图1是本发明一实施例中发光二极管外延片的结构示意图；
图2是本发明一实施例中复合过渡层的结构示意图；
图3是本发明另一实施例中复合过渡层的结构示意图；
图4是本发明一实施例中应力释放层的结构示意图；
图5是本发明一实施例中多量子阱层的结构示意图；
图6是本发明一实施例中发光二极管外延片的制备方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明作进一步地详细描述。
参考图1~图2，本发明公开了一种发光二极管外延片，包括衬底1和依次设于衬底1上的AlN缓冲层2、复合过渡层3、本征GaN层4、N型GaN层5、应力释放层6、多量子阱层7、电子阻挡层8、P型GaN层9和欧姆接触层10。
其中，复合过渡层3包括依次层叠的第一空洞层31、第一过渡层32和第二空洞层33；其中，第一空洞层31为InaAl1-aN层经热处理制得，第一过渡层32为BN层，第二空洞层33为InbB1-bN层经热处理制得。首先，本发明第一空洞层31和第二空洞层33为疏松结构，其可使异质衬底上延伸出的缺陷、位错发生转向甚至湮灭，降低缺陷密度，提高外延片晶格质量，提高二极管发光效率；其次，本发明第一过渡层32为BN层，用于衔接两个空洞层，缓解空洞层之间的应力失配，并且B原子较小，可部分填充底层的缺陷，进一步降低缺陷密度，提高外延片表面平整度，提高抗静电能力。
其中，InaAl1-aN层中a为0.05~0.15，示例性的为0.06、0.08、0.1、0.12或0.14，但不限于此。InaAl1-aN层生长完成后，在N2气氛下进行热处理，由于InaAl1-aN在高温下不稳定，大部分的In会析出，即得具有疏松结构的第一空洞层31。具体的，热处理时间为100s~150s，处理温度为800℃~850℃。具体的，所得第一空洞层31的厚度为0.8nm~2.5nm，优选的为1nm~2nm，示例性的为1.2nm、1.4nm、1.5nm、1.6nm或1.8nm，但不限于此。具体的，第一空洞层31中In组分的占比为0.01~0.05，示例性的为0.02、0.03或0.04，但不限于此。
其中，第一过渡层32为BN层，其厚度为1.8nm~5.5nm，厚度在这个范围内可以较好地衔接第一空洞层31和第二空洞层33，缓解应力失配。优选的，第一过渡层32的厚度为2nm~5nm，示例性的为2.5nm、3nm、3.5nm、4nm或4.5nm，但不限于此。
其中，InbB1-bN层中b为0.05~0.15，示例性的为0.06、0.08、0.1、0.12或0.14，但不限于此。InbB1-bN层生长完成后，在N2气氛下进行热处理，由于InbB1-bN在高温下不稳定，大部分的In会析出，即得具有疏松结构的第二空洞层33。具体的，热处理时间为100s~150s，处理温度为800℃~850℃。具体的，所得第二空洞层33的厚度为0.8nm~2.5nm，优选的为1nm~2nm，示例性的为1.2nm、1.4nm、1.5nm、1.6nm或1.8nm，但不限于此。具体的，第二空洞层33中In组分的占比为0.01~0.05，示例性的为0.02、0.03或0.04，但不限于此。
优选的，在本发明的一个实施例中，参考图3，复合过渡层3还包括第二过渡层34，第二过渡层34设于第二空洞层33之上，第二过渡层34为BcGa1-cN层。首先，第二过渡层34用于衔接复合过渡层3与本征GaN层4，缓解应力失配，提高外延片晶格质量，提高二极管发光效率；其次，BcGa1-cN层中的B原子较小，可部分填充底层的缺陷，进一步降低缺陷密度，提高外延片表面平整度，提高抗静电能力。
具体的，BcGa1-cN层的厚度为4.5nm~12nm，厚度在这个范围内可有效填充缺陷，同时不会引起晶格质量下降。优选的，BcGa1-cN层的厚度为5nm~10nm，示例性的为6nm、7nm、8nm或9nm，但不限于此。
具体的，BcGa1-cN层中，c为0.2~0.8，B组分的占比在这个范围内，可较好地起到衔接复合过渡层3与本征GaN层4的作用。优选的，c为0.25~0.75。进一步优选的，在本发明的一个实施例中，沿外延生长方向，c由0.75逐渐降低至0.25，基于这种设置，对AlN缓冲层2表面的缺陷进行修复填充，同时为三维生长的本征GaN层4提供部分成核晶种。
其中，衬底1可为蓝宝石衬底、硅衬底或SiC衬底，但不限于此。优选的为硅衬底。
其中，AlN缓冲层2的厚度为50nm~200nm，示例性的为75nm、90nm、100nm、125nm、150nm或175nm，但不限于此。
其中，本征GaN层4的厚度为2.5μm~4μm，示例性的为2.6μm、2.8μm、3μm、3.2μm、3.4μm、3.6μm或3.8μm，但不限于此。
其中，N型GaN层5的掺杂元素为Si，但不限于此。N型GaN层5的掺杂浓度为3.2×1018cm-3~1.2×1019cm-3。N型GaN层5的厚度为1μm~2μm，示例性的为1.2μm、1.4μm、1.6μm或1.8μm，但不限于此。
其中，参考图4，应力释放层6为周期性结构，周期数为4~8，每个周期均包括依次层叠的InGaN层61和Si掺GaN层62。Si掺GaN层62的掺杂浓度为3.2×1017cm-3~6.5×1017cm-3。单个InGaN层61的厚度为3nm~6nm，单个Si掺GaN层62的厚度为6nm~10nm。
其中，参考图5，多量子阱层7为交替堆叠的InGaN量子阱层71和GaN量子垒层72，周期数为6~12。InGaN量子阱层71中In组分的占比为0.25~0.4，单个InGaN量子阱层71的厚度为2nm~5nm，单个GaN量子垒层72的厚度为8nm~20nm。
其中，电子阻挡层8为AlGaN层，但不限于此。电子阻挡层8的厚度为10nm~100nm，Al组分的占比为0.45~0.65。
其中，P型GaN层9的掺杂元素为Mg，但不限于此。P型GaN层9中Mg的掺杂浓度为6.8×1018cm-3~2.8×1019cm-3。P型GaN层9的厚度为50nm~200nm。
其中，欧姆接触层10为P型InGaN层，P型掺杂元素为Mg，但不限于此。Mg的掺杂浓度为1.2×1019cm-3~3.2×1019cm-3，In组分的掺杂浓度为1.1×102cm-3~8×102cm-3，欧姆接触层10的厚度为5nm~20nm。
相应的，参考图6，本发明还公开了一种发光二极管外延片的制备方法，用于制备上述的发光二极管外延片，其包括以下步骤：
S101：提供衬底；
S102：在衬底上生长AlN缓冲层；
具体的，可采用磁控溅射法（PVD）生长AlN缓冲层，生长温度为500℃~600℃，功率为3000W~5000W，生长时，以Ar为溅射气体，以N2为前驱体，以Al为溅射靶材，通少量O2调节晶体质量。
S103：在AlN缓冲层上生长复合过渡层；
具体的，在本发明的一个实施例之中，S103包括：
（I）在AlN缓冲层上生长第一空洞层；
具体的，在MOCVD中生长InaAl1-aN层，生长温度为700℃~750℃，生长压力为100torr~150torr；生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源；以N2作为载气，通入TMIn作为In源，通入TMAl作为Al源。InaAl1-aN层生长完成后，在N2气氛下进行热处理，即得第一空洞层。具体的，处理时间为100s~150s，处理温度为800℃~850℃。热处理采用较高的温度，In组分在高温下不稳定，大部分会析出，得到疏松结构的第一空洞层。
（Ⅱ）在第一空洞层上生长第一过渡层；
具体的，在MOCVD中生长BN层，作为第一过渡层，生长温度为800℃~850℃，生长压力为100torr~150torr；生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，以N2作为载气，通入B2H6作为B源。
（Ⅲ）在第一过渡层上生长第二空洞层；
具体的，在MOCVD中生长InbB1-bN层，生长温度为700℃~750℃，生长压力为100torr~150torr；生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源；以N2作为载气，通入TMIn作为In源，通入B2H6作为B源。InbB1-bN层生长完成后，在N2气氛下处理，即得第二空洞层。具体的，处理时间为100s~150s，处理温度为800℃~850℃。热处理采用较高的温度，In组分在高温下不稳定，大部分会析出，得到疏松结构的第二空洞层。
（Ⅳ）在第二空洞层上生长第二过渡层；
具体的，在MOCVD中生长BcGa1-cN层，作为第二过渡层，生长温度为800℃~900℃，生长压力为100torr~150torr；生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，以N2作为载气，通入B2H6作为B源，通入TMGa作为Ga源。
S104：在复合过渡层上生长本征GaN层；
具体地，在MOCVD中生长本征GaN层，生长温度为1100℃~1150℃，生长压力为150torr~300torr。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源；以H2和N2作为载气，通入TMGa作为Ga源。
S105：在本征GaN层上生长N型GaN层；
具体的，在MOCVD中生长N型GaN层，生长温度为1150℃~1200℃，生长压力为200torr~300torr。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入SiH4作为N型掺杂源；以H2和N2作为载气，通入TMGa作为Ga源。
S106：在N型GaN层上生长应力释放层；
具体的，在MOCVD中周期性生长InGaN层和Si掺GaN层，以形成应力释放层。其中，InGaN层的生长温度为750℃~850℃，生长压力为100torr~200torr，生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，以N2作为载气，通入TEGa作为Ga源，通入TMIn作为In源。其中，Si掺GaN层的生长温度为850℃~880℃，生长压力为100torr~200torr，生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入SiH4作为Si源，以N2作为载气，通入TEGa作为Ga源。
S107：在应力释放层上生长多量子阱层；
具体的，在MOCVD中周期性生长InGaN量子阱层和GaN量子垒层，以形成多量子阱层。其中，InGaN量子阱层的生长温度为700℃~750℃，生长压力为100torr~150torr，生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，以N2作为载气，通入TEGa作为Ga源，通入TMIn作为In源。其中，GaN量子垒层的生长温度为850℃~900℃，生长压力为100torr~200torr，生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，以H2和N2作为载气，通入TEGa作为Ga源。
S108：在多量子阱层上生长电子阻挡层；
具体的，在MOCVD中生长AlGaN层，作为电子阻挡层。其中，生长温度为900℃~980℃，生长压力为150torr~200torr。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，以N2作为载气，通入TMAl作为Al源，通入TMGa作为Ga源。
S109：在电子阻挡层上生长P型GaN层；
具体的，在MOCVD中生长P型GaN层，生长温度为920℃~1000℃，生长压力为300torr~500torr。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入CP2Mg作为P型掺杂源；以H2和N2作为载气，通入TMGa作为Ga源。
S110：在P型GaN层上生长欧姆接触层；
具体的，在MOCVD中生长欧姆接触层，生长温度为850℃~950℃，生长压力为100torr~200torr。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入CP2Mg作为P型掺杂源，通入TMGa作为Ga源，通入TMIn作为In源，以H2和N2作为载气。
下面以具体实施例对本发明进行进一步说明：
实施例1
本实施例提供一种发光二极管外延片，参考图1~图2、图4~图5，其包括衬底1和依次设于衬底1上的AlN缓冲层2、复合过渡层3、本征GaN层4、N型GaN层5、应力释放层6、多量子阱层7、电子阻挡层8、P型GaN层9和欧姆接触层10。
其中，衬底1为硅衬底，AlN缓冲层2的厚度为90nm。
其中，复合过渡层3包括依次层叠的第一空洞层31、第一过渡层32和第二空洞层33。其中，第一空洞层31为InaAl1-aN层经热处理制得，a为0.1；第一空洞层31中In组分的占比为0.03，其厚度为2.5nm。第一过渡层32为BN层，其厚度为5.5nm。第二空洞层33为InbB1-bN层经热处理制得，b为0.1；第二空洞层33中In组分的占比为0.03，其厚度为2.5nm。
其中，本征GaN层4的厚度为2.6μm。N型GaN层5的厚度为1.6μm，掺杂元素为Si，Si的掺杂浓度为1×1019cm-3。
其中，应力释放层6为周期性结构，周期数为6，每个周期均包括依次层叠的InGaN层61和Si掺GaN层62。Si掺GaN层62的掺杂浓度为4.5×1017cm-3。单个InGaN层61的厚度为4nm，单个Si掺GaN层62的厚度为8nm。
其中，多量子阱层7为周期性结构，周期数为10，每个周期为依次层叠的InGaN量子阱层71和GaN量子垒层72，单个InGaN量子阱层71的厚度为3nm，单个GaN量子垒层72的厚度为10nm。
其中，电子阻挡层8为AlGaN层，厚度为60nm，Al组分的占比为0.55。P型GaN层9的掺杂元素为Mg，掺杂浓度为8×1018cm-3，P型GaN层9的厚度为85nm。欧姆接触层10为P型InGaN层，P型掺杂元素为Mg，Mg的掺杂浓度为2×1019cm-3，In组分的掺杂浓度为5×102cm-3，欧姆接触层10的厚度为10nm。
本实施例中用于发光二极管外延片的制备方法，包括以下步骤：
（1）提供衬底；
（2）在衬底上生长AlN缓冲层；
其中，采用磁控溅射法（PVD）生长AlN缓冲层，生长温度为600℃，功率为5000W，以Ar为溅射气体，以N2为前驱体，以Al为溅射靶材，通少量O2调节晶体质量。
（3）在AlN缓冲层上生长复合过渡层；
（I）在AlN缓冲层上生长第一空洞层；
其中，在MOCVD中生长InaAl1-aN层，生长温度为720℃，生长压力为120torr；生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源；以N2作为载气，通入TMIn作为In源，通入TMAl作为Al源。InaAl1-aN层生长完成后，在N2气氛下进行热处理，即得第一空洞层。具体的，处理时间为120s，处理温度为820℃。
（Ⅱ）在第一空洞层上生长第一过渡层；
其中，在MOCVD中生长BN层，作为第一过渡层，生长温度为820℃，生长压力为120torr；生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，以N2作为载气，通入B2H6作为B源。
（Ⅲ）在第一过渡层上生长第二空洞层；
其中，在MOCVD中生长InbB1-bN层，生长温度为720℃，生长压力为120torr；生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源；以N2作为载气，通入TMIn作为In源，通入B2H6作为B源。InbB1-bN层生长完成后，在N2气氛下处理，即得第二空洞层。具体的，处理时间为120s，处理温度为820℃。
（4）在复合过渡层上生长本征GaN层；
其中，在MOCVD中生长本征GaN层，生长温度为1120℃，生长压力为300torr。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，N2和H2作为载气，通入TMGa作为Ga源。
（5）在本征GaN层上生长N型GaN层；
其中，在MOCVD中生长N型GaN层，生长温度为1160℃，生长压力为250torr。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，N2和H2作为载气，通入TMGa作为Ga源，通入SiH4作为N型掺杂源。
（6）在N型GaN层上生长应力释放层；
其中，在MOCVD中周期性生长InGaN层和Si掺GaN层，以形成应力释放层。其中，InGaN层的生长温度为800℃，生长压力为150torr，生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，以N2作为载气，通入TEGa作为Ga源，通入TMIn作为In源。其中，Si掺GaN层的生长温度为860℃，生长压力为150torr，生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入SiH4作为Si源，以H2作为载气，通入TEGa作为Ga源。
（7）在应力释放层上生长多量子阱层；
其中，在MOCVD中周期性生长InGaN量子阱层和GaN量子垒层，以形成多量子阱层。其中，InGaN量子阱层的生长温度为710℃，生长压力为120torr，生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，以N2作为载气，通入TEGa作为Ga源，通入TMIn作为In源。其中，GaN量子垒层的生长温度为880℃，生长压力为150torr，生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，以H2和N2作为载气，通入TEGa作为Ga源。
（8）在多量子阱层上生长电子阻挡层；
其中，在MOCVD中生长AlGaN层，作为电子阻挡层，生长温度为950℃，生长压力为180torr。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，以N2作为载气，通入TMAl作为Al源，通入TMGa作为Ga源。
（9）在电子阻挡层上生长P型GaN层；
其中，在MOCVD中生长P型GaN层，生长温度为950℃，生长压力为400torr。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入CP2Mg作为P型掺杂源；以H2和N2作为载气，通入TMGa作为Ga源。
（10）在P型GaN层上生长欧姆接触层；
具体的，在MOCVD中生长欧姆接触层，生长温度为900℃，生长压力为150torr。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入CP2Mg作为P型掺杂源，通入TMGa作为Ga源，通入TMIn作为In源，以H2和N2作为载气。
实施例2
本实施例提供一种发光二极管外延片，其与实施例1的区别在于，第一空洞层31的厚度为1.5nm，第一过渡层32的厚度为3.5nm，第二空洞层33的厚度为1.5nm，其余均与实施例1相同。
实施例3
本实施例提供一种发光二极管外延片，参考图3，其与实施例2的区别在于，复合过渡层3还包括第二过渡层34，第二过渡层34设于第二空洞层33之上，第二过渡层34为BcGa1- cN层，BcGa1-cN层的厚度为12nm，c为0.5。相应的，在制备方法中，还包括BcGa1-cN层的制备方法。具体的，在MOCVD中生长BcGa1-cN层，生长温度为850℃，生长压力为120torr；生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，以N2作为载气，通入B2H6作为B源，通入TMGa作为Ga源。其余均与实施例2相同。
实施例4
本实施例提供一种发光二极管外延片，其与实施例3的区别在于，BcGa1-cN层的厚度为8nm。其余均与实施例3相同。
实施例5
本实施例提供一种发光二极管外延片，其与实施例4的区别在于，沿外延生长方向，c由0.75逐渐降低至0.25。其余均与实施例4相同。
对比例1
本对比例提供一种发光二极管外延片，其与实施例1的区别在于，外延片中不包括复合过渡层3。相应的，在制备方法中，不包含制备该层的步骤。其余均与实施例1相同。
对比例2
本对比例提供一种发光二极管外延片，其与实施例1的区别在于，复合过渡层3中不包括第一过渡层32和第二空洞层33。相应的，在制备方法中，不包含制备上述两层的步骤。其余均与实施例1相同。
对比例3
本对比例提供一种发光二极管外延片，其与实施例1的区别在于，复合过渡层3中不包括第二空洞层33。相应的，在制备方法中，不包含制备该层的步骤。其余均与实施例1相同。
对比例4
本对比例提供一种发光二极管外延片，其与实施例1的区别在于InaAl1-aN层中的a为0.2，InbB1-bN层中的b为0.2。其余均与实施例1相同。
将实施例1~实施例5，对比例1~对比例4所得的发光二极管外延片进行测试，具体测试方法如下：
（1）将外延片制备成10mil×24mil尺寸的芯片，在120mA电流下测试其发光亮度；
（2）抗静电能力测试：在HBM（人体放电模型）模型下运用静电仪对基芯片的抗静电性能进行测试，测试芯片能承受反向4000V静电的通过比例。
具体结果如下：
由表中可以看出，当在传统的发光二极管结构（对比例1）中增加本发明的复合过渡层结构时，发光亮度由195.8mW提升至197.6mW，抗静电能力由94.8%提升至97.5%，表明本发明的复合过渡层可提高发光效率、提高抗静电能力。
此外，通过实施例1与对比例2~对比例4的对比可以看出，当变更本发明中的复合过渡层结构时，难以有效起到提升亮度、提高抗静电能力的效果。
以上所述是发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种发光二极管外延片，其特征在于，包括衬底和依次设于所述衬底上的AlN缓冲层、复合过渡层、本征GaN层、N型GaN层、应力释放层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层和欧姆接触层，所述复合过渡层包括依次层叠的第一空洞层、第一过渡层和第二空洞层；
其中，所述第一空洞层为InaAl1-aN层经热处理制得；所述第一过渡层为BN层；所述第二空洞层为InbB1-bN层经热处理制得；
其中，所述InaAl1-aN层生长完成后，在N2气氛下进行热处理，即得所述第一空洞层，处理时间为100s~150s，处理温度为800℃~850℃；所述InbB1-bN层生长完成后，在N2气氛下处理，即得所述第二空洞层，处理时间为100s~150s，处理温度为800℃~850℃；
其中，a为0.05~0.15，b为0.05~0.15。
2.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一空洞层的厚度为1nm~2nm，In组分的占比为0.01~0.05；
所述BN层的厚度为2nm~5nm；
所述第二空洞层的厚度为1nm~2nm，In组分的占比为0.01~0.05。
3.如权利要求1或2所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述复合过渡层还包括第二过渡层，所述第二过渡层设于所述第二空洞层之上，所述第二过渡层为BcGa1-cN层。
4.如权利要求3所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述BcGa1-cN层的厚度为5nm~10nm，c为0.25~0.75。
5.如权利要求4所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述BcGa1-cN层中，沿外延生长方向，c由0.75逐渐降低至0.25。
6.一种发光二极管外延片的制备方法，用于制备如权利要求1~5任一项所述的发光二极管外延片，其特征在于，包括：
提供衬底，在所述衬底上依次生长AlN缓冲层、复合过渡层、本征GaN层、N型GaN层、应力释放层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层和欧姆接触层，所述复合过渡层包括依次层叠的第一空洞层、第一过渡层和第二空洞层；
其中，所述第一空洞层为InaAl1-aN层经热处理制得；所述第一过渡层为BN层；所述第二空洞层为InbB1-bN层经热处理制得；
其中，所述InaAl1-aN层生长完成后，在N2气氛下进行热处理，即得所述第一空洞层，处理时间为100s~150s，处理温度为800℃~850℃；所述InbB1-bN层生长完成后，在N2气氛下处理，即得所述第二空洞层，处理时间为100s~150s，处理温度为800℃~850℃；
其中，a为0.05~0.15，b为0.05~0.15。
7.如权利要求6所述的发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述InaAl1-aN层的生长温度为700℃~750℃，生长压力为100torr~150torr；
所述BN层的生长温度为800℃~850℃，生长压力为100torr~150torr；
所述InbB1-bN层的生长温度为700℃~750℃，生长压力为100torr~150torr。
8.如权利要求6或7所述的发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述复合过渡层还包括第二过渡层，所述第二过渡层设于所述第二空洞层之上，所述第二过渡层为BcGa1-cN层，所述BcGa1-cN层的生长温度为800℃~900℃，生长压力为100torr~150torr。
9.一种发光二极管，其特征在于，包括如权利要求1~5任一项所述的发光二极管外延片。
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Legal Events
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| GR01 | Patent grant | ||
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