CN117239027B - 发光二极管外延片及其制备方法、led - 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、LED，所述发光二极管外延片包括衬底，所述衬底上依次设有缓冲层、非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层和P型接触层；所述P型接触层包括依次沉积在所述P型GaN层上的第一复合层和第二复合层，所述第一复合层包括交替层叠的SiN层和Mg掺杂Ga极性AlGaN层，所述第二复合层包括交替层叠的h‑BN层和Mg掺杂氮极性AlInGaN层。本发明提供的发光二极管外延片能够提升空穴产生效率和降低欧姆接触电压和提高反射率。
Description
技术领域
本发明涉及光电技术领域，尤其涉及一种发光二极管外延片及其制备方法、LED。
背景技术
GaN（氮化镓）基LED由于具有带隙宽、发光效率高、电子饱和漂移速度高、化学性质稳定等特点，在高亮度蓝光发光二极管、蓝光激光器等光电子器件领域有着巨大的应用潜力，引起了人们的广泛关注。在相同电流密度驱动下，正向电压的高低成为衡量LED性能的一个重要参数。正向电压越低，芯片的功耗越小，越具有市场竞争力。而外延结构的好坏是直接影响芯片质量的决定因素。因而，通过降低GaN基LED外延结构的正向电压来降低芯片的正向电压是最直接也是最有效的途径。外延片的正向电压压降主要来源于N型GaN底层，量子阱有源区，P型GaN层，电子阻挡层等。某些因素的存在增大了固有的压降，例如极化电场。InGaN/GaN发光二极管由于势阱与势垒之间的晶格失配，导致他们之间存在极化电场。该极化电场的存在使得能带结构发生了较大的改变，导致势垒形状变成了很大的三角形。这些三角形势垒对载流子在有源区的流动有很大的阻碍作用，造成了正向电压的升高。另外，如P型GaN材料由于Mg的活化效率很低，往往很难达到高的空穴浓度，造成了P端的电阻率较大，寄生电阻高。
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，其能够提升空穴产生效率和降低欧姆接触电压和提高反射率。
本发明所要解决的技术问题还在于，提供一种发光二极管外延片的制备方法，其工艺简单，能够稳定制得发光效率良好的发光二极管外延片。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种发光二极管外延片，包括衬底，所述衬底上依次设有缓冲层、非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层和P型接触层；
所述P型接触层包括依次沉积在所述P型GaN层上的第一复合层和第二复合层，所述第一复合层包括交替层叠的SiN层和Mg掺杂Ga极性AlGaN层，所述第二复合层包括交替层叠的h-BN层和Mg掺杂氮极性AlInGaN层。
在一种实施方式中，所述P型接触层为经过高温退火处理的P型接触层，所述高温退火处理的工艺为：在N2气氛中，在800℃~900℃下进行退火处理；
所述退火处理的时间为8min~10min。
在一种实施方式中，所述SiN层的厚度为1nm~10nm；
所述Mg掺杂Ga极性AlGaN层的厚度为5nm~20nm；
所述Mg掺杂Ga极性AlGaN层的Mg掺杂浓度为2×1015atoms/cm3~2×1016atoms/cm3。
在一种实施方式中，所述h-BN层的厚度为1nm~10nm；
所述Mg掺杂氮极性AlInGaN层的厚度为1nm~50nm；
所述Mg掺杂氮极性AlInGaN层的Mg掺杂浓度为2×1018atoms/cm3~2×1019atoms/cm3。
在一种实施方式中，所述Mg掺杂Ga极性AlGaN层的Mg掺杂浓度小于所述Mg掺杂氮极性AlInGaN层的Mg掺杂浓度；
所述Mg掺杂Ga极性AlGaN层中的Mg掺杂浓度沿生长方向逐渐升高；
所述Mg掺杂氮极性AlInGaN层中的Mg掺杂浓度沿生长方向逐渐升高。
在一种实施方式中，所述Mg掺杂Ga极性AlGaN层中的Al组分沿生长方向逐渐减小；
所述Mg掺杂氮极性AlInGaN层中的Al组分沿生长方向逐渐升高；
所述Mg掺杂氮极性AlInGaN层内的In组分各处保持一致。
为解决上述问题，本发明还提供了一种发光二极管外延片的制备方法，包括以下步骤：
S1、准备衬底；
S2、在所述衬底上依次沉积缓冲层、非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层和P型接触层；
所述P型接触层包括依次沉积在所述P型GaN层上的第一复合层和第二复合层，所述第一复合层包括交替层叠的SiN层和Mg掺杂Ga极性AlGaN层，所述第二复合层包括交替层叠的h-BN层和Mg掺杂氮极性AlInGaN层。
在一种实施方式中，所述第一复合层采用下述方法制得：
将反应室的温度控制在800℃~1000℃，压力控制为100torr~500torr，通入N源、Si源，生长SiN层；
将反应室的温度控制在980℃~1000℃，压力控制为100torr~500torr，在氮气氛围下，通入Ga源、Al源、Mg源，生长Mg掺杂Ga极性AlGaN层；
交替生长所述SiN层和Mg掺杂Ga极性AlGaN层，得到第一复合层。
在一种实施方式中，所述第二复合层采用下述方法制得：
将反应室的温度控制在800℃~1000℃，压力控制为100torr~500torr，在气氛为N2与NH3的体积比为1：（1~10）的混合气体中，通入B源，生长h-BN层；
将反应室的温度控制在800℃~900℃，压力控制为100torr~500torr，在氨气氛围下，通入N源、Ga源、Al源、In源、Mg源，生长Mg掺杂氮极性AlInGaN层；
交替生长所述h-BN层和Mg掺杂氮极性AlInGaN层，得到第二复合层。
相应地，本发明还提供了一种LED，所述LED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：
本发明提供的发光二极管外延片，其具有特定组成的P型接触层，所述P型接触层包括依次沉积在所述P型GaN层上的第一复合层和第二复合层，所述第一复合层包括交替层叠的SiN层和Mg掺杂Ga极性AlGaN层，所述第二复合层包括交替层叠的h-BN层和Mg掺杂氮极性AlInGaN层。
一则，SiN层能够不断阻断缺陷的向上延伸，减少漏电通道。Mg掺杂Ga极性AlGaN层具有Ga极性，Ga极性可以提高晶体质量。h-BN层具有二维材料层状结构，层与层之间依靠范德华力连结，在其上生长AlInGaN材料可有效缓解失配应力，提高晶体质量。Mg掺杂氮极性AlInGaN层具有氮极性，氮极性能够提高In的并入效率，同时提高表面粗糙度，提高反射率，两者之间减少极化效应。
二则，所述第一复合层中SiN层和Mg掺杂Ga极性AlGaN层组成超晶格结构，超晶格微带的形成能够进一步的降低AlGaN层材料中Mg受主的电离能。由于组成超晶格结构的SiN层和Mg掺杂Ga极性AlGaN层具有不同的禁带宽度，因此在SiN层和Mg掺杂Ga极性AlGaN层的界面处将产生能带的断续，其导带和价带将产生同超晶格周期相同的周期性振荡。进一步地，通过控制SiN层和Mg掺杂Ga极性AlGaN层超晶格结构中的Al组分就可以获得所需的振幅与周期的价带边振荡，这一价带振荡将会使超晶格形成空穴微带，提高空穴的浓度。
三则，所述P型接触层为经过高温退火处理的P型接触层，高温退火会造成外延片表面粗糙度的增加，增加反射率，提高发光效率。
四则，所述Mg掺杂Ga极性AlGaN层的Mg掺杂浓度小于所述Mg掺杂氮极性AlInGaN层的Mg掺杂浓度，所述Mg掺杂Ga极性AlGaN层的故意轻度掺杂结构能够一定程度上释放P型GaN层与P型接触层相连接时所产生的压应力。所述Mg掺杂氮极性AlInGaN层具有较高的Mg浓度掺杂，能够提高P型接触层的空穴浓度，减少第二复合层与金属接触电阻率，亦使第二复合层与金属产生的势垒区变窄，增加了载流子通过隧穿穿越金属与半导体接触势垒区几率，减低了大功率LED芯片的工作电压，从而提高了大功率LED芯片的发光效率。另一方面，其载流子浓度在一定程度上得到增强，其纵向电流扩展能力得以加强，达到降低其发光二极管工作电压的目的。
附图说明
图1为本发明提供的发光二极管外延片的结构示意图；
图2为本发明提供的发光二极管外延片的制备方法的流程图；
图3为本发明提供的发光二极管外延片的制备方法的步骤S2的流程图。
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。
除非另外说明或存在矛盾之处，本文中使用的术语或短语具有以下含义：
本发明中，“优选”仅为描述效果更好的实施方式或实施例，应当理解，并不构成对本发明保护范围的限制。
本发明中，以开放式描述的技术特征中，包括所列举特征组成的封闭式技术方案，也包括包含所列举特征的开放式技术方案。
本发明中，涉及到数值区间，如无特别说明，则包括数值区间的两个端点。
为解决上述问题，本发明提供了一种发光二极管外延片，如图1所示，包括衬底100，所述衬底100上依次设有缓冲层200、非掺杂GaN层300、N型GaN层400、多量子阱层500、电子阻挡层600、P型GaN层700和P型接触层800；
所述P型接触层800包括依次沉积在所述P型GaN层700上的第一复合层801和第二复合层802，所述第一复合层801包括交替层叠的SiN层和Mg掺杂Ga极性AlGaN层，所述第二复合层802包括交替层叠的h-BN层和Mg掺杂氮极性AlInGaN层。
所述P型接触层800的具体结构如下：
在一种实施方式中，所述P型接触层为经过高温退火处理的P型接触层，所述高温退火处理的工艺为：在N2气氛中，在800℃~900℃下进行退火处理；所述退火处理的时间为8min~10min。优选地，所述高温退火处理的工艺为：在N2气氛中，在820℃~880℃下进行退火处理；所述退火处理的时间为9min。在上述条件下进行高温退火会造成外延片表面粗糙度的增加，增加反射率，提高发光效率。
在一种实施方式中，所述SiN层的厚度为1nm~10nm；所述SiN层的示例性厚度为2nm、3nm、4nm、5nm、6nm、7nm、8nm、9nm，但不限于此；所述SiN层能够不断阻断缺陷的向上延伸，减少漏电通道。
在一种实施方式中，所述Mg掺杂Ga极性AlGaN层的厚度为5nm~20nm；所述Mg掺杂Ga极性AlGaN层的示例性厚度为7nm、9nm、11nm、13nm、15nm、17nm、19nm，但不限于此；所述Mg掺杂Ga极性AlGaN层具有Ga极性，Ga极性可以提高晶体质量。
在一种实施方式中，所述SiN层和所述Mg掺杂Ga极性AlGaN层的交替周期为4~7。
进一步地，所述第一复合层中SiN层和Mg掺杂Ga极性AlGaN层组成超晶格结构，超晶格微带的形成能够进一步的降低AlGaN层材料中Mg受主的电离能。由于组成超晶格结构的SiN层和Mg掺杂Ga极性AlGaN层具有不同的禁带宽度，因此在SiN层和Mg掺杂Ga极性AlGaN层的界面处将产生能带的断续，其导带和价带将产生同超晶格周期相同的周期性振荡。进一步地，通过控制SiN层和Mg掺杂Ga极性AlGaN层的超晶格结构中的Al组分就可以获得所需的振幅与周期的价带边振荡，这一价带振荡将会使超晶格形成空穴微带，提高空穴的浓度。优选地，所述Mg掺杂Ga极性AlGaN层的Al组分为0.01~0.5，在此条件下，有利于提高空穴浓度。
在一种实施方式中，所述h-BN层的厚度为1nm~10nm；所述h-BN的示例性厚度为2nm、3nm、4nm、5nm、6nm、7nm、8nm、9nm，但不限于此；所述h-BN层具有二维材料层状结构，层与层之间依靠范德华力连结，在其上生长AlInGaN材料可有效缓解失配应力，提高晶体质量。
在一种实施方式中，所述Mg掺杂氮极性AlInGaN层的厚度为1nm~50nm；所述Mg掺杂氮极性AlInGaN层的示例性厚度为5nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、45nm，但不限于此；所述Mg掺杂氮极性AlInGaN层具有氮极性，氮极性能够提高In的并入效率，同时提高表面粗糙度，提高反射率，两者之间减少极化效应。
在一种实施方式中，所述h-BN层和所述Mg掺杂氮极性AlInGaN层的交替周期为4~7。
进一步地，在一种实施方式中，所述Mg掺杂Ga极性AlGaN层的Mg掺杂浓度小于所述Mg掺杂氮极性AlInGaN层的Mg掺杂浓度。优选地，所述Mg掺杂Ga极性AlGaN层的Mg掺杂浓度为2×1015atoms/cm3~2×1016atoms/cm3；所述Mg掺杂氮极性AlInGaN层的Mg掺杂浓度为2×1018atoms/cm3~2×1019atoms/cm3。更佳地，所述Mg掺杂Ga极性AlGaN层的Mg掺杂浓度为3×1015atoms/cm3~1×1016atoms/cm3；所述Mg掺杂氮极性AlInGaN层的Mg掺杂浓度为3×1018atoms/cm3~1×1019atoms/cm3。所述Mg掺杂Ga极性AlGaN层的故意轻度掺杂结构能够一定程度上释放P型GaN层与P型接触层相连接时所产生的压应力。所述Mg掺杂氮极性AlInGaN层具有较高的Mg浓度掺杂，能够提高P型接触层的空穴浓度，减少第二复合层与金属接触电阻率，亦使第二复合层与金属产生的势垒区变窄，增加了载流子通过隧穿穿越金属与半导体接触势垒区几率，减低了大功率LED芯片的工作电压，从而提高了大功率LED芯片的发光效率。另一方面，其载流子浓度在一定程度上得到增强，其纵向电流扩展能力得以加强，达到降低其发光二极管工作电压的目的。
在一种实施方式中，所述Mg掺杂Ga极性AlGaN层中的Mg掺杂浓度沿生长方向逐渐升高；所述Mg掺杂氮极性AlInGaN层中的Mg掺杂浓度沿生长方向逐渐升高。这样有利于逐步提高Mg掺杂浓度，使其更有效的产生空穴更加充分，提高空穴注入效率。
在一种实施方式中，所述Mg掺杂Ga极性AlGaN层中的Al组分沿生长方向逐渐减小；所述Mg掺杂氮极性AlInGaN层中的Al组分沿生长方向逐渐升高；所述Mg掺杂氮极性AlInGaN层内的In组分各处保持一致。由于In原子较大，在保证每层的晶格质量的基础上，在上述条件下有利于提高表面粗糙度，提高光的反射率。
需要说明的是，在外延层的生长过程中，可以通过质量流量控制器控制通入反应腔中的金属源的量。具体地，在生长所述Mg掺杂Ga极性AlGaN层时，控制Mg源的通入量，使Mg源通入量呈现由低向高变化，以保证所述Mg掺杂Ga极性AlGaN层中的Mg掺杂浓度沿生长方向逐渐升高。同样地，还可以控制Al源的通入量，使其Al源通入量呈现由高向低变化，保证所述Mg掺杂Ga极性AlGaN层中的Al组分沿生长方向逐渐减小。
相应地，本发明提供了一种发光二极管外延片的制备方法，如图2所示，包括以下步骤：
S1、准备衬底100；
在一种实施方式中，衬底选自(0001)面蓝宝石衬底、AlN衬底、(111)面Si衬底、(0001)面SiC衬底。优选地，衬底选用蓝宝石衬底，蓝宝石是目前最常用的衬底材料，蓝宝石衬底具有制备工艺成熟、价格较低、易于清洗和处理，高温下有很好的稳定性。
S2、在所述衬底100上依次沉积缓冲层200、非掺杂GaN层300、N型GaN层400、多量子阱层500、电子阻挡层600、P型GaN层700和P型接触层800。
如图3所示，所述步骤S2具体包括以下步骤：
S21、在衬底100上沉积缓冲层200。
选用在PVD中沉积AlN缓冲层，其厚度为20nm~70nm。
S22、在缓冲层200上沉积非掺杂GaN层300。
在一种实施方式中，将反应室的温度控制在1100℃~1150℃，压力控制为100torr~500torr，通入N源、Ga源，生长厚度为1μm~3μm的非掺杂GaN层。
S23、在非掺杂GaN层300上沉积N型GaN层400。
在一种实施方式中，将反应室的温度控制在1000℃~1300℃，压力控制在50torr~500torr，通入N源、Ga源、Si源，生长厚度为1μm~5μm所述N型GaN层。
S24、在N型GaN层400上沉积多量子阱层500。
在一种实施方式中，所述多量子阱层为交替堆叠的InGaN量子阱层和GaN量子垒层，堆叠周期数3~15个；所述InGaN量子阱层的生长温度为700℃~800℃，厚度为2nm~5nm，生长压力为100torr~500torr；所述GaN量子垒层的生长温度为800℃~900℃，厚度为5nm~15nm，生长压力为100torr~500torr。
S25、在多量子阱层500上沉积电子阻挡层600。
在一种实施方式中，将反应室的温度控制在1000℃~1100℃，压力控制在100torr~300torr，通入N源、Al源、Ga源，生长厚度为10nm~100nm的AlGaN电子阻挡层。
S26、在电子阻挡层600上沉积P型GaN层700。
在一种实施方式中，将反应室的温度控制在1000℃~1100℃，压力控制在100torr~600torr，通入N源、Ga源、Mg源，生长厚度为20nm~200nm的P型GaN层。优选地，Mg掺杂浓度为1×1019atoms/cm3~5×1020atoms/cm3。
S27、在P型GaN层700上沉积P型接触层800。
所述第一复合层采用下述方法制得：
将反应室的温度控制在800℃~1000℃，压力控制为100torr~500torr，通入N源、Si源，生长SiN层；
将反应室的温度控制在980℃~1000℃，压力控制为100torr~500torr，在氮气氛围下，通入Ga源、Al源、Mg源，生长Mg掺杂Ga极性AlGaN层；
交替生长所述SiN层和Mg掺杂Ga极性AlGaN层，得到第一复合层。
在一种实施方式中，所述第二复合层采用下述方法制得：
将反应室的温度控制在800℃~1000℃，压力控制为100torr~500torr，在气氛为N2与NH3的体积比为1：（1~10）的混合气体中，通入B源，生长h-BN层；
将反应室的温度控制在800℃~900℃，压力控制为100torr~500torr，在氨气氛围下，通入N源、Ga源、Al源、In源、Mg源，生长Mg掺杂氮极性AlInGaN层；
交替生长所述h-BN层和Mg掺杂氮极性AlInGaN层，得到第二复合层。
相应地，本发明还提供了一种LED，所述LED包括上述的发光二极管外延片。所述LED的光电效率得到有效提升，且其他项电学性能良好。
下面以具体实施例进一步说明本发明：
实施例1
本实施例提供一种发光二极管外延片，包括衬底，所述衬底上依次设有缓冲层、非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层和P型接触层；
所述P型接触层包括依次沉积在所述P型GaN层上的第一复合层和第二复合层，所述第一复合层包括5个周期交替层叠的SiN层和Mg掺杂Ga极性AlGaN层，所述第二复合层包括5个周期交替层叠的h-BN层和Mg掺杂氮极性AlInGaN层。
所述P型接触层为经过高温退火处理的P型接触层，所述高温退火处理的工艺为：在N2气氛中，在850℃下进行退火处理9min。
所述SiN层的厚度为6nm；
所述Mg掺杂Ga极性AlGaN层的厚度为15nm，Mg掺杂浓度为1×1016atoms/cm3。
所述h-BN层的厚度为6nm；
所述Mg掺杂氮极性AlInGaN层的厚度为30nm，Mg掺杂浓度为1×1019atoms/cm3；
所述Mg掺杂Ga极性AlGaN层中的Mg掺杂浓度沿生长方向逐渐升高；
所述Mg掺杂氮极性AlInGaN层中的Mg掺杂浓度沿生长方向逐渐升高。
实施例2
本实施例提供一种发光二极管外延片，包括衬底，所述衬底上依次设有缓冲层、非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层和P型接触层；
所述P型接触层包括依次沉积在所述P型GaN层上的第一复合层和第二复合层，所述第一复合层包括5个周期交替层叠的SiN层和Mg掺杂Ga极性AlGaN层，所述第二复合层包括5个周期交替层叠的h-BN层和Mg掺杂氮极性AlInGaN层。
所述P型接触层为经过高温退火处理的P型接触层，所述高温退火处理的工艺为：在N2气氛中，在850℃下进行退火处理9min。
所述SiN层的厚度为6nm；
所述Mg掺杂Ga极性AlGaN层的厚度为15nm，Mg掺杂浓度为1×1016atoms/cm3。
所述h-BN层的厚度为6nm；
所述Mg掺杂氮极性AlInGaN层的厚度为30nm，Mg掺杂浓度为1×1019atoms/cm3；
所述Mg掺杂Ga极性AlGaN层中的Al组分沿生长方向逐渐减小；
所述Mg掺杂氮极性AlInGaN层中的Al组分沿生长方向逐渐升高；
所述Mg掺杂氮极性AlInGaN层内的In组分各处保持一致。
实施例3
本实施例提供一种发光二极管外延片，包括衬底，所述衬底上依次设有缓冲层、非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层和P型接触层；
所述P型接触层包括依次沉积在所述P型GaN层上的第一复合层和第二复合层，所述第一复合层包括5个周期交替层叠的SiN层和Mg掺杂Ga极性AlGaN层，所述第二复合层包括5个周期交替层叠的h-BN层和Mg掺杂氮极性AlInGaN层。
所述P型接触层为经过高温退火处理的P型接触层，所述高温退火处理的工艺为：在N2气氛中，在850℃下进行退火处理9min。
所述SiN层的厚度为6nm；
所述Mg掺杂Ga极性AlGaN层的厚度为15nm，Mg掺杂浓度为1×1016atoms/cm3。
所述h-BN层的厚度为6nm；
所述Mg掺杂氮极性AlInGaN层的厚度为30nm，Mg掺杂浓度为1×1019atoms/cm3；
所述Mg掺杂Ga极性AlGaN层中的Mg掺杂浓度沿生长方向逐渐升高；
所述Mg掺杂氮极性AlInGaN层中的Mg掺杂浓度沿生长方向逐渐升高；
所述Mg掺杂Ga极性AlGaN层中的Al组分沿生长方向逐渐减小；
所述Mg掺杂氮极性AlInGaN层中的Al组分沿生长方向逐渐升高；
所述Mg掺杂氮极性AlInGaN层内的In组分各处保持一致。
对比例1
本对比例提供一种发光二极管外延片，其余实施例1不同之处在于：所述P型接触层为AlGaN层。其余参照实施例1。
对比例2
本对比例提供一种发光二极管外延片，其余实施例1不同之处在于：所述P型接触层包括依次沉积在所述P型GaN层上的SiN层和复合层，所述复合层包括交替层叠的h-BN层和Mg掺杂氮极性AlInGaN层。其余参照实施例1。
对比例3
本对比例提供一种发光二极管外延片，其余实施例1不同之处在于：所述P型接触层包括依次沉积在所述P型GaN层上的Mg掺杂Ga极性AlGaN层和复合层，所述复合层包括交替层叠的h-BN层和Mg掺杂氮极性AlInGaN层。其余参照实施例1。
对比例4
本对比例提供一种发光二极管外延片，其余实施例1不同之处在于：所述P型接触层包括依次沉积在所述P型GaN层上的复合层和h-BN层，所述复合层包括交替层叠的SiN层和Mg掺杂Ga极性AlGaN层。其余参照实施例1。
对比例5
本对比例提供一种发光二极管外延片，其余实施例1不同之处在于：所述P型接触层包括依次沉积在所述P型GaN层上的复合层和Mg掺杂氮极性AlInGaN层，所述复合层包括交替层叠的SiN层和Mg掺杂Ga极性AlGaN层。其余参照实施例1。
以实施例1~实施例3和对比例1~对比例5制得发光二极管外延片使用相同芯片工艺条件制备成10mil×24mil芯片，分别抽取300颗LED芯片，在120mA/60mA电流下测试，以对比例1为参照，计算各实施例和对比例的发光效率提升率，具体测试结果如表1所示。
表1 实施例1~实施例3和对比例1~对比例5制得LED的性能测试结果
由上述结果可知，本发明提供的发光二极管外延片，其具有特定组成的P型接触层，所述P型接触层包括依次沉积在所述P型GaN层上的第一复合层和第二复合层，所述第一复合层包括交替层叠的SiN层和Mg掺杂Ga极性AlGaN层，所述第二复合层包括交替层叠的h-BN层和Mg掺杂氮极性AlInGaN层。相较于具有传统缓冲层的发光二极管外延片，本发明提供的发光二极管外延片能够提升空穴产生效率和降低欧姆接触电压和提高反射率。
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 (10)
1.一种发光二极管外延片，其特征在于，包括衬底，所述衬底上依次设有缓冲层、非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层和P型接触层；
所述P型接触层包括依次沉积在所述P型GaN层上的第一复合层和第二复合层，所述第一复合层包括交替层叠的SiN层和Mg掺杂Ga极性AlGaN层，所述第二复合层包括交替层叠的h-BN层和Mg掺杂氮极性AlInGaN层。
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P型接触层为经过高温退火处理的P型接触层，所述高温退火处理的工艺为：在N2气氛中，在800℃~900℃下进行退火处理；
所述退火处理的时间为8min~10min。
3.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述SiN层的厚度为1nm~10nm；
所述Mg掺杂Ga极性AlGaN层的厚度为5nm~20nm；
所述Mg掺杂Ga极性AlGaN层的Mg掺杂浓度为2×1015atoms/cm3~2×1016atoms/cm3。
4.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述h-BN层的厚度为1nm~10nm；
所述Mg掺杂氮极性AlInGaN层的厚度为1nm~50nm；
所述Mg掺杂氮极性AlInGaN层的Mg掺杂浓度为2×1018atoms/cm3~2×1019atoms/cm3。
5.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述Mg掺杂Ga极性AlGaN层的Mg掺杂浓度小于所述Mg掺杂氮极性AlInGaN层的Mg掺杂浓度；
所述Mg掺杂Ga极性AlGaN层中的Mg掺杂浓度沿生长方向逐渐升高；
所述Mg掺杂氮极性AlInGaN层中的Mg掺杂浓度沿生长方向逐渐升高。
6.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述Mg掺杂Ga极性AlGaN层中的Al组分沿生长方向逐渐减小；
所述Mg掺杂氮极性AlInGaN层中的Al组分沿生长方向逐渐升高；
所述Mg掺杂氮极性AlInGaN层内的In组分各处保持一致。
7.一种如权利要求1~6任一项所述的发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、准备衬底；
S2、在所述衬底上依次沉积缓冲层、非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层和P型接触层；
所述P型接触层包括依次沉积在所述P型GaN层上的第一复合层和第二复合层，所述第一复合层包括交替层叠的SiN层和Mg掺杂Ga极性AlGaN层，所述第二复合层包括交替层叠的h-BN层和Mg掺杂氮极性AlInGaN层。
8.如权利要求7所述的发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述第一复合层采用下述方法制得：
将反应室的温度控制在800℃~1000℃，压力控制为100torr~500torr，通入N源、Si源，生长SiN层；
将反应室的温度控制在980℃~1000℃，压力控制为100torr~500torr，在氮气氛围下，通入Ga源、Al源、Mg源，生长Mg掺杂Ga极性AlGaN层；
交替生长所述SiN层和Mg掺杂Ga极性AlGaN层，得到第一复合层。
9.如权利要求7所述的发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述第二复合层采用下述方法制得：
将反应室的温度控制在800℃~1000℃，压力控制为100torr~500torr，在气氛为N2与NH3的体积比为1：（1~10）的混合气体中，通入B源，生长h-BN层；
将反应室的温度控制在800℃~900℃，压力控制为100torr~500torr，在氨气氛围下，通入N源、Ga源、Al源、In源、Mg源，生长Mg掺杂氮极性AlInGaN层；
交替生长所述h-BN层和Mg掺杂氮极性AlInGaN层，得到第二复合层。
10.一种LED，其特征在于，所述LED包括如权利要求1~6任一项所述的发光二极管外延片。
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