CN117878200B - 一种发光二极管外延片制备方法及外延片 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体器件技术领域，尤其涉及一种发光二极管外延片制备方法及外延片，制备方法包括：提供一衬底；在衬底上沉积缓冲层；在缓冲层上沉积非掺杂GaN层；在非掺杂GaN层上沉积n型GaN层；在n型GaN层上沉积多量子阱层；在多量子阱层上沉积电子阻挡层，电子阻挡层包括依次沉积的Mg元素渐变掺杂的AlGaN层及超晶格结构层，超晶格结构层包括由下而上周期性层叠的非掺杂AlGaN层、Mg2N3层、多孔含Al氮化物层；在电子阻挡层上沉积p型GaN层。本发明制备方法能够减少电子溢流，提高电流扩展，减少Mg受主钝化，提高空穴注入效率，减少吸光，提高出光效率，提升发光二极管的发光效率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件技术领域，尤其涉及一种发光二极管外延片制备方法及外延片。
背景技术
氮化镓(GaN)作为宽禁带半导体的代表，多年来在全世界半导体领域的研究中，始终保持着非常高的热度和关注度；这得益于材料本身优良的性能：直接带隙、较宽的禁带宽度、抗腐蚀性好、结构稳定；而与之相关的器件中，GaN发光二极管(Light-Emitting Diode，即LED)获得了巨大的成功，在照明、显示等领域发挥了重要作用。不过目前，技术成熟的传统c面GaN基LED依然存在问题：Droop效应，即大注入电流条件下，LED内量子效率快速降低的现象。其成因有较多争论，目前主流的解释方法有俄歇复合和载流子泄漏。为了更好的将电子限制在有源区中，在多量子阱生长完之后生长禁带宽度更大的AlGaN层作为电子阻挡层，有效抑制电子穿过有源区。
目前的AlGaN层作为电子阻挡层存在以下劣势，第一，AlGaN 势垒较高，在阻挡电子泄漏到p层的同时，还阻挡空穴注入到有源区中；第二，电子阻挡层没有粗化结构出光效率较低。
发明内容
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制备方法及外延片。
本发明采用以下技术方案：一种发光二极管外延片制备方法，所述制备方法包括：
提供一衬底；
在所述衬底上沉积缓冲层；
在所述缓冲层上沉积非掺杂GaN层；
在所述非掺杂GaN层上沉积n型GaN层；
在所述n型GaN层上沉积多量子阱层；
在所述多量子阱层上沉积电子阻挡层，所述电子阻挡层包括依次沉积的Mg元素渐变掺杂的AlGaN层及超晶格结构层，所述超晶格结构层包括由下而上周期性层叠的非掺杂AlGaN层、Mg2N3层、多孔含Al氮化物层，且所述多孔含Al氮化物层的其他元素为In和Ga中的至少一种，并通过高温退火将其他元素解吸附，以于所述电子阻挡层上形成多孔微粗糙结构；
在所述电子阻挡层上沉积p型GaN层。
本发明一实施例的发光二极管外延片制备方法，通过使Mg元素渐变掺杂的AlGaN层的Mg元素掺杂浓度逐渐升高，减少Mg元素渐变掺杂的AlGaN层的晶格畸变及晶格失配，提高晶体质量，另外还可以避免高浓度的Mg钝化，提高掺杂效率，提高电流的扩展；同时能够更好的将电子限制在有源区，有效抑制电子从n型侧穿过有源区进入到p型侧造成电子泄漏，使有源区中电子和空穴匹配度上升，提高LED器件效率；在超晶格结构层中，通过Mg原子扩散进非掺杂AlGaN层及多孔含Al氮化物层，提高电流扩展，而高温退火则会增强Mg原子的扩散，提高空穴注入效率，高温退火可以提高电子阻挡层的晶体质量，通过高温退火将多孔含Al氮化物层的其他元素通过解吸附以形成多孔的微粗糙结构，从而提高光的提取效率；超晶格结构层的多周期层叠结构，减少有源层发出的光被外延层吸收，提高了电子阻挡层的出光效率；综上，本发明制备方法能够减少电子溢流，提高电流扩展，减少Mg受主钝化，提高空穴注入效率，减少吸光，提高出光效率，提升发光二极管的发光效率。
进一步的，所述Mg元素渐变掺杂的AlGaN层的厚度介于1nm～10nm，Al组分介于0.1～0.9，Mg元素掺杂浓度介于1E+17atoms/cm3～1E+19atoms/cm3，且Mg元素掺杂浓度逐渐升高。
进一步的，所述Mg元素渐变掺杂的AlGaN层的沉积温度介于900℃～1200℃，沉积气氛N2/H2/NH3的比例介于1:1:1～1:30:20。
进一步的，所述非掺杂AlGaN层的厚度介于1nm～10nm，Al组分介于0.1～0.9。
进一步的，所述非掺杂AlGaN层的沉积温度介于900℃～1300℃，沉积气氛N2/H2/NH3的比例介于1:1:1～1:30:20。
进一步的，所述Mg2N3层的厚度介于0.5nm～5nm，沉积温度介于900℃～1300℃，沉积气氛N2/H2/NH3的比例介于1:1:1～1:30:20。
进一步的，所述多孔含Al氮化物层的厚度介于1nm～10nm，Al组分介于0.1～0.9。
进一步的，所述多孔含Al氮化物层的沉积温度介于900℃～1200℃，沉积气氛N2/H2/NH3的比例介于1:1:1～1:30:20。
进一步的，所述超晶格结构层的层叠周期介于1～10个。
本发明还提出一种外延片，所述外延片由上述任一项所述的发光二极管外延片制备方法制备得到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的发光二极管外延片制备方法的流程图；
图2为本发明的发光二极管外延片制备方法制备得到的外延片的结构示意图；
图3为图2中局部A的放大示意图。
附图标记说明：
11、衬底；12、缓冲层；13、非掺杂GaN层；14、n型GaN层；15、多量子阱层；16、电子阻挡层；161、Mg元素渐变掺杂的AlGaN层；162、超晶格结构层；1621、非掺杂AlGaN层；1622、Mg2N3层；1623、多孔含Al氮化物层；17、p型GaN层。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明的实施例，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，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、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，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，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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实施例中的具体含义。
实施例1
参照图1至图3，本发明第一实施例，一种发光二极管外延片制备方法，制备方法包括：
S1：提供一衬底11；衬底11可选用蓝宝石衬底、SiO2蓝宝石复合衬底、硅衬底、碳化硅衬底、氮化镓衬底、氧化锌衬底中的一种。
具体地，衬底11选用蓝宝石衬底，蓝宝石是目前最常用的GaN基LED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：在衬底11上沉积缓冲层12；缓冲层12为厚度介于10nm～50nm的AlN层/GaN层。
具体地，选用在应用材料PVD中沉积AlN层作为缓冲层12，其厚度为15nm，采用AlN层提供了与衬底11取向相同的成核中心，释放了GaN和衬底11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，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。
对已沉积缓冲层12的蓝宝石衬底进行预处理；具体地，将已镀完缓冲层12的蓝宝石衬底转入MOCVD中，在H2气氛进行预处理1min～10min，处理温度为1000℃～1200℃，再对蓝宝石衬底进行氮化处理，提升缓冲层12的晶体质量，并且可以有效提高后续沉积非掺杂GaN层13的晶体质量。
S3：在缓冲层12上沉积非掺杂GaN层13；可选地，非掺杂GaN层13沉积温度介于1050℃～1200℃，沉积压力介于100torr～600torr，厚度介于1um～5um。
具体地，非掺杂GaN层13沉积温度为1100℃，沉积压力为150torr，沉积厚度为3um，非掺杂GaN层13生长温度较高，压力较低，制备得到非掺杂GaN层13的晶体质量较优，同时随着非掺杂GaN层13厚度的增加，压应力会通过堆垛层错释放，线缺陷减少，晶体质量提高，反向漏电降低，但提高非掺杂GaN层13厚度对Ga源材料消耗较大，大大提高了LED的外延成本，因此目前LED外延片的非掺杂GaN层13通常生长2um～3um，不仅节约生产成本，而且具有较高的晶体质量。
S4：在非掺杂GaN层13上沉积n型GaN层14；可选地，n型GaN层14沉积温度介于1050℃～1200℃，沉积压力介于100torr～600torr，沉积厚度介于2um～3um，Si元素掺杂浓度介于1E+19atoms/cm3～5E+19atoms/cm3。
具体地，n型GaN层14沉积温度为1120℃，沉积压力为100torr，沉积厚度为3um，Si元素掺杂浓度为2.5E+19atoms/cm3，首先n型GaN层14为LED发光提供充足电子，其次n型GaN层14的电阻率要比p-GaN上的透明电极的电阻率高，因此足够的Si元素掺杂，可以有效的降低n型GaN层14电阻率，最后n型GaN层14足够的厚度可以有效释放应力发光二极管的发光效率。
S5：在n型GaN层14上沉积多量子阱层15；可选地，多量子阱层15为交替堆叠的InGaN量子阱层和AlGaN量子垒层，堆叠周期数6～12个，其中InGaN量子阱层沉积温度介于790℃～810℃，沉积厚度介于2nm～5nm，沉积压力介于50torr～300torr，AlGaN量子垒层沉积温度介于800℃～900℃，沉积厚度介于5nm～15nm，沉积压力介于50torr～300torr，Al组分介于0.01～0.1。
具体地，多量子阱层15为交替堆叠的InGaN量子阱层和AlGaN量子垒层，堆叠周期数为10个，其中InGaN量子阱层沉积温度为795℃，沉积厚度为3.5nm，沉积压力为200torr，In组分为0.22，AlGaN量子垒层沉积温度为855℃，沉积厚度为9.8nm，沉积压力为200torr，Al组分为0.05，多量子阱层15为电子和空穴复合的区域，合理的结构设计可以显著增加电子和空穴波函数交叠程度，从而提高 LED 器件发光效率。
S6：在多量子阱层15上沉积电子阻挡层16，电子阻挡层16包括依次沉积的Mg元素渐变掺杂的AlGaN层161及超晶格结构层162，超晶格结构层162包括由下而上周期性层叠的非掺杂AlGaN层1621、Mg2N3层1622、多孔含Al氮化物层1623，且多孔含Al氮化物层1623的其他元素为In和Ga中的至少一种，并通过高温退火将其他元素解吸附，以于电子阻挡层16上形成多孔微粗糙结构；
进一步的，Mg元素渐变掺杂的AlGaN层161的厚度介于1nm～10nm，Al组分介于0.1～0.9，Mg元素掺杂浓度介于1E+17atoms/cm3～1E+19atoms/cm3，且Mg元素掺杂浓度逐渐升高；Mg元素渐变掺杂的AlGaN层161的沉积温度介于900℃～1200℃，沉积气氛N2/H2/NH3的比例介于1:1:1～1:30:20。
进一步的，非掺杂AlGaN层1621的厚度介于1nm～10nm，Al组分介于0.1～0.9；非掺杂AlGaN层1621的沉积温度介于900℃～1300℃，沉积气氛N2/H2/NH3的比例介于1:1:1～1:30:20。
进一步的，Mg2N3层1622的厚度介于0.5nm～5nm，沉积温度介于900℃～1300℃，沉积气氛N2/H2/NH3的比例介于1:1:1～1:30:20。
进一步的，多孔含Al氮化物层1623的厚度介于1nm～10nm，Al组分介于0.1～0.9；多孔含Al氮化物层1623的沉积温度介于900℃～1200℃，沉积气氛N2/H2/NH3的比例介于1:1:1～1:30:20。
进一步的，超晶格结构层162的层叠周期介于1～10个。
具体地，Mg元素渐变掺杂的AlGaN层161的厚度为6.5nm，Al组分为0.7， Mg元素掺杂浓度由1E+18atoms/cm3逐渐升高至6E+18atoms/cm3；非掺杂AlGaN层1621的厚度为3nm，Al组分为0.7，沉积温度为1100℃，沉积气氛N2/H2/NH3的比例在1:10:5；Mg2N3层1622的沉积厚度为1.5nm，沉积温度为1100℃，沉积气氛N2/H2/NH3的比例在1:10:5；多孔含Al氮化物层1623的厚度为2nm，Al组分0.7，沉积温度为1100℃，沉积气氛N2/H2/NH3的比例在1:10:5，多孔含Al氮化物层1623的其他元素为In与Ga的组合；超晶格结构层162的层叠周期为5个。
S7：在电子阻挡层16上沉积p型GaN层17；可选地，p型GaN层17的沉积温度介于900℃～1050℃，沉积厚度介于10nm～50nm，沉积压力介于100torr～600torr,Mg元素掺杂浓度为1E+19atoms/cm3～1E+21atoms/cm3。
具体地，p型GaN层17沉积温度为985℃，沉积厚度为15nm，沉积压力为200torr，Mg元素掺杂浓度为2E+20atoms/cm3，Mg元素掺杂浓度过高会破坏晶体质量，而掺杂浓度较低则会影响空穴浓度；同时，对于含V形坑的LED结构来说，p型GaN层17较高的沉积温度也有利于合并V形坑，得到表面光滑的LED外延片。
本发明一实施例的发光二极管外延片制备方法，通过使Mg元素渐变掺杂的AlGaN层161的Mg元素掺杂浓度逐渐升高，减少Mg元素渐变掺杂的AlGaN层161的晶格畸变及晶格失配，提高晶体质量，另外还可以避免高浓度的Mg钝化，提高掺杂效率，提高电流的扩展；同时能够更好的将电子限制在有源区，有效抑制电子从n型侧穿过有源区进入到p型侧造成电子泄漏，使有源区中电子和空穴匹配度上升，提高LED器件效率；在超晶格结构层162中，通过Mg原子扩散进非掺杂AlGaN层1621及多孔含Al氮化物层1623，提高电流扩展，而高温退火则会增强Mg原子的扩散，提高空穴注入效率，高温退火可以提高电子阻挡层16的晶体质量，通过高温退火将多孔含Al氮化物层1623的其他元素通过解吸附以形成多孔的微粗糙结构，从而提高光的提取效率；超晶格结构层162的多周期层叠结构，减少有源层发出的光被外延层吸收，提高了电子阻挡层16的出光效率；综上，本发明制备方法能够减少电子溢流，提高电流扩展，减少Mg受主钝化，提高空穴注入效率，减少吸光，提高出光效率，提升发光二极管的发光效率。
本发明还提出一种外延片，外延片由上述任一项的发光二极管外延片制备方法制备得到。
以实施例1和对照例制得的发光二极管外延片使用相同芯片工艺条件制备成10mil*24mil的芯片，分别抽取300颗LED芯片，在120mA/60mA电流下测试芯片的光电性能，经测试仪器测试实施例1相对于对照例的光效提升了4.2%，其他项电学性能良好，具体结果如表1所示。
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例中Mg元素渐变掺杂的AlGaN层161的厚度为3.5nm，非掺杂AlGaN层1621的厚度为1.5nm，Mg2N3层1622的厚度为0.5nm，多孔含Al氮化物层1623的厚度为5nm；
以实施例2和对照例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的芯片，分别抽取300颗LED芯片，在120mA/60mA电流下测试芯片的光电性能，经测试仪器测试实施例2相对于对照例的光效提升了3.8%，其他项电学性能良好，具体结果如表1所示。
实施例3
本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例中Mg元素渐变掺杂的AlGaN层161的厚度为10nm，非掺杂AlGaN层1621的厚度为10nm，Mg2N3层1622的厚度为5nm，多孔含Al氮化物层1623的厚度为10nm；Mg元素渐变掺杂的AlGaN层161的Al组分为0.1，非掺杂AlGaN层1621的Al组分为0.1，多孔含Al氮化物层1623的Al组分为0.1；Mg元素渐变掺杂的AlGaN层161的Mg元素掺杂浓度由5E+18atoms/cm3逐渐升高至1E+19atoms/cm3；超晶格结构层162具有10个层叠周期；
以实施例3和对照例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的芯片，分别抽取300颗LED芯片，在120mA/60mA电流下测试芯片的光电性能，经测试仪器测试实施例3相对于对照例的光效提升了2.5%，其他项电学性能良好，具体结果如表1所示。
实施例4
本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例中Mg元素渐变掺杂的AlGaN层161的Al组分为0.5，非掺杂AlGaN层1621的Al组分为0.5，多孔含Al氮化物层1623的Al组分为0.5；
以实施例4和对照例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的芯片，分别抽取300颗LED芯片，在120mA/60mA电流下测试芯片的光电性能，经测试仪器测试实施例4相对于对照例的光效提升了3.3%，其他项电学性能良好，具体结果如表1所示。
实施例5
本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例中Mg元素渐变掺杂的AlGaN层161的厚度为1nm，非掺杂AlGaN层1621的厚度为1nm，Mg2N3层1622的厚度为0.5nm，多孔含Al氮化物层1623的厚度为1nm；Mg元素渐变掺杂的AlGaN层161的Al组分为0.9，非掺杂AlGaN层1621的Al组分为0.9，多孔含Al氮化物层1623的Al组分为0.9；Mg元素渐变掺杂的AlGaN层161的Mg元素掺杂浓度由1E+17atoms/cm3逐渐升高至5E+17atoms/cm3；超晶格结构层162具有1个层叠周期；
以实施例5和对照例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的芯片，分别抽取300颗LED芯片，在120mA/60mA电流下测试芯片的光电性能，经测试仪器测试实施例5相对于对照例的光效提升了2.2%，其他项电学性能良好，具体结果如表1所示。
实施例6
本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例中非掺杂AlGaN层1621的厚度为7nm，Mg2N3层1622的厚度为1nm，多孔含Al氮化物层1623的厚度为9.5nm；Mg元素渐变掺杂的AlGaN层161的Al组分为0.4，非掺杂AlGaN层1621的Al组分为0.4，多孔含Al氮化物层1623的Al组分为0.4；Mg元素渐变掺杂的AlGaN层161的Mg元素掺杂浓度由5E+18atoms/cm3逐渐升高至1E+19atoms/cm3；超晶格结构层162具有8个层叠周期；
以实施例6和对照例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的芯片，分别抽取300颗LED芯片，在120mA/60mA电流下测试芯片的光电性能，经测试仪器测试实施例6相对于对照例的光效提升了3.2%，其他项电学性能良好，具体结果如表1所示。
实施例7
本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例中Mg元素渐变掺杂的AlGaN层161的厚度为8nm，非掺杂AlGaN层1621的厚度为5.5nm，Mg2N3层1622的厚度为3.5nm，多孔含Al氮化物层1623的厚度为3nm；Mg元素渐变掺杂的AlGaN层161的Al组分为0.2，非掺杂AlGaN层1621的Al组分为0.2，多孔含Al氮化物层1623的Al组分为0.2；Mg元素渐变掺杂的AlGaN层161的Mg元素掺杂浓度由2E+18atoms/cm3逐渐升高至7E+18atoms/cm3；超晶格结构层162具有3个层叠周期；
以实施例7和对照例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的芯片，分别抽取300颗LED芯片，在120mA/60mA电流下测试芯片的光电性能，经测试仪器测试实施例7相对于对照例的光效提升了2.9%，其他项电学性能良好，具体结果如表1所示。
实施例8
本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例中Mg元素渐变掺杂的AlGaN层161的厚度为7nm，非掺杂AlGaN层1621的厚度为9nm，Mg2N3层1622的厚度为1nm，多孔含Al氮化物层1623的厚度为2.5nm；Mg元素渐变掺杂的AlGaN层161的Al组分为0.8，非掺杂AlGaN层1621的Al组分为0.8，多孔含Al氮化物层1623的Al组分为0.8；Mg元素渐变掺杂的AlGaN层161的Mg元素掺杂浓度由5E+17atoms/cm3逐渐升高至3E+18atoms/cm3；超晶格结构层162具有7个层叠周期；
以实施例8和对照例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的芯片，分别抽取300颗LED芯片，在120mA/60mA电流下测试芯片的光电性能，经测试仪器测试实施例8相对于对照例的光效提升了3.9%，其他项电学性能良好，具体结果如表1所示。
实施例9
本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例中非掺杂AlGaN层1621的厚度为3nm，Mg2N3层1622的厚度为2.5nm，多孔含Al氮化物层1623的厚度为7.5nm；Mg元素渐变掺杂的AlGaN层161的Al组分为0.6，非掺杂AlGaN层1621的Al组分为0.6，多孔含Al氮化物层1623的Al组分为0.6；Mg元素渐变掺杂的AlGaN层161的Mg元素掺杂浓度由8E+17atoms/cm3逐渐升高至5E+18atoms/cm3；超晶格结构层162具有3个层叠周期；
以实施例9和对照例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的芯片，分别抽取300颗LED芯片，在120mA/60mA电流下测试芯片的光电性能，经测试仪器测试实施例9相对于对照例的光效提升了2.8%，其他项电学性能良好，具体结果如表1所示。
实施例10
本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例中Mg元素渐变掺杂的AlGaN层161的厚度为5nm，非掺杂AlGaN层1621的厚度为6nm，Mg2N3层1622的厚度为4nm，多孔含Al氮化物层1623的厚度为8nm；Mg元素渐变掺杂的AlGaN层161的Al组分为0.3，非掺杂AlGaN层1621的Al组分为0.3，多孔含Al氮化物层1623的Al组分为0.3；Mg元素渐变掺杂的AlGaN层161的Mg元素掺杂浓度由5E+18atoms/cm3逐渐升高至1E+19atoms/cm3；超晶格结构层162具有6个层叠周期；
以实施例10和对照例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的芯片，分别抽取300颗LED芯片，在120mA/60mA电流下测试芯片的光电性能，经测试仪器测试实施例10相对于对照例的光效提升了3.5%，其他项电学性能良好，具体结果如表1所示。
对照例
本对照例与实施例1的不同之处在于，本对照例的电子阻挡层为AlInGaN层，沉积厚度为300nm，其中Al组分为0.05,In组分为0.1，其余皆与实施例1相同。
表1：各实施例及对照例的部分参数比对以及对应光效提升的对比表
由上表可知，本发明提供的发光二极管外延片制备方法，通过使电子阻挡层16由Mg元素渐变掺杂的AlGaN层161和超晶格结构层162组成，而且超晶格结构层162包括由下而上周期性层叠的非掺杂AlGaN层1621、Mg2N3层1622、多孔含Al氮化物层1623，且多孔含Al氮化物层1623的其他元素为In和Ga中的至少一种，并通过高温退火将其他元素解吸附形成多孔微粗糙结构；通过使Mg元素渐变掺杂的AlGaN层161的Mg元素掺杂浓度逐渐升高，减少Mg元素渐变掺杂的AlGaN层161的晶格畸变及晶格失配，提高晶体质量，另外还可以避免高浓度的Mg钝化，提高掺杂效率，提高电流的扩展；同时能够更好的将电子限制在有源区，有效抑制电子从n型侧穿过有源区进入到p型侧造成电子泄漏，使有源区中电子和空穴匹配度上升，提高LED器件效率；在超晶格结构层162中，通过Mg原子扩散进非掺杂AlGaN层1621及多孔含Al氮化物层1623，提高电流扩展，而高温退火则会增强Mg原子的扩散，提高空穴注入效率，高温退火可以提高电子阻挡层16的晶体质量，通过高温退火将多孔含Al氮化物层1623的其他元素通过解吸附以形成多孔的微粗糙结构，从而提高光的提取效率；超晶格结构层162的多周期层叠结构，减少有源层发出的光被外延层吸收，提高了电子阻挡层16的出光效率；综上，本发明制备方法能够减少电子溢流，提高电流扩展，减少Mg受主钝化，提高空穴注入效率，减少吸光，提高出光效率，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。
在不出现冲突的前提下，本领域技术人员可以将上述附加技术特征自由组合以及叠加使用。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种发光二极管外延片制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
提供一衬底；
在所述衬底上沉积缓冲层；
在所述缓冲层上沉积非掺杂GaN层；
在所述非掺杂GaN层上沉积n型GaN层；
在所述n型GaN层上沉积多量子阱层；
在所述多量子阱层上沉积电子阻挡层，所述电子阻挡层包括依次沉积的Mg元素渐变掺杂的AlGaN层及超晶格结构层，所述超晶格结构层包括由下而上周期性层叠的非掺杂AlGaN层、Mg2N3层、多孔含Al氮化物层，且所述多孔含Al氮化物层的其他元素为In和Ga中的至少一种，并通过高温退火将其他元素解吸附，以于所述电子阻挡层上形成多孔微粗糙结构；
在所述电子阻挡层上沉积p型GaN层。
2.根据权利要求1所述的发光二极管外延片制备方法，其特征在于，所述Mg元素渐变掺杂的AlGaN层的厚度介于1nm～10nm，Al组分介于0.1～0.9，Mg元素掺杂浓度介于1E+17atoms/cm3～1E+19atoms/cm3，且Mg元素掺杂浓度逐渐升高。
3.根据权利要求1所述的发光二极管外延片制备方法，其特征在于，所述Mg元素渐变掺杂的AlGaN层的沉积温度介于900℃～1200℃，沉积气氛N2/H2/NH3的比例介于1:1:1～1:30:20。
4.根据权利要求1所述的发光二极管外延片制备方法，其特征在于，所述非掺杂AlGaN层的厚度介于1nm～10nm，Al组分介于0.1～0.9。
5.根据权利要求1所述的发光二极管外延片制备方法，其特征在于，所述非掺杂AlGaN层的沉积温度介于900℃～1300℃，沉积气氛N2/H2/NH3的比例介于1:1:1～1:30:20。
6.根据权利要求1所述的发光二极管外延片制备方法，其特征在于，所述Mg2N3层的厚度介于0.5nm～5nm，沉积温度介于900℃～1300℃，沉积气氛N2/H2/NH3的比例介于1:1:1～1:30:20。
7.根据权利要求1所述的发光二极管外延片制备方法，其特征在于，所述多孔含Al氮化物层的厚度介于1nm～10nm，Al组分介于0.1～0.9。
8.根据权利要求1所述的发光二极管外延片制备方法，其特征在于，所述多孔含Al氮化物层的沉积温度介于900℃～1200℃，沉积气氛N2/H2/NH3的比例介于1:1:1～1:30:20。
9.根据权利要求1所述的发光二极管外延片制备方法，其特征在于，所述超晶格结构层的层叠周期介于1～10个。
10.一种外延片，其特征在于，所述外延片由权利要求1～9中任一项所述的发光二极管外延片制备方法制备得到。
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