CN118117020A - 一种多量子阱层及其制备方法、发光二极管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多量子阱层及其制备方法、发光二极管，涉及半导体技术领域，该多量子阱层包括第一多量子阱层和层叠于所述第一多量子阱层上的第二多量子阱层；所述第一多量子阱层包括预设周期交替层叠的第一势阱层和第一势垒层，所述第一势阱层为InGaN层，所述第一势垒层为AlGaN层；所述第二多量子阱层包括层叠于所述第一多量子阱层上的第二势阱层，以及设于所述第二势阱层上的第二势垒层，所述第二势阱层为InGaN层，所述第二势垒层包括依次层叠的InxGa1‑xN层、Mg掺AlyInzGa1‑y‑zN层、BN层、Mg掺InmGa1‑mN层，本发明能够解决现有技术中AlGaN量子垒层与InGaN量子阱层的晶格失配较大，产生极化现象，并且电子迁移溢流严重，从而造成量子阱辐射复合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，具体涉及一种多量子阱层及其制备方法、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采用氮化镓(GaN)基发光二极管，通常采用AlGaN量子垒层与InGaN量子阱层形成多量子阱作为有源区。因此高质量的多量子阱是实现高效率、高亮度发光管的关键，其一，AlGaN量子垒层与InGaN量子阱层的晶格失配较大，导致InGaN量子阱层产生较大的极化效应，量子阱能带发生倾斜，量子阱辐射复合效率降低。其二，由于能带倾斜，电子有效质量小、迁移率大，导致电子可以很轻易的越过有源区进入到大，导致电子可以很轻易的越过有源区进入到p型层中造成电子泄漏。
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多量子阱层及其制备方法、发光二极管，旨在解决现有技术中AlGaN量子垒层与InGaN量子阱层的晶格失配较大，产生极化现象，并且电子迁移溢流严重，从而造成量子阱辐射复合效率降低的技术问题。
本发明的第一方面在于提供一种多量子阱层，所述多量子阱层包括：
第一多量子阱层和层叠于所述第一多量子阱层上的第二多量子阱层；
所述第一多量子阱层包括预设周期交替层叠的第一势阱层和第一势垒层，所述第一势阱层为InGaN层，所述第一势垒层为AlGaN层；
所述第二多量子阱层包括层叠于所述第一多量子阱层上的第二势阱层，以及设于所述第二势阱层上的第二势垒层，所述第二势阱层为InGaN层，所述第二势垒层包括依次层叠的InxGa1-xN层、Mg掺AlyInzGa1-y-zN层、BN层、Mg掺InmGa1-mN层。
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多量子阱层，将会提高高空穴注入效率，减少电子溢流效应，提高电子与空穴辐射复合效率，提升发光二极管的发光效率，具体为，所述第二多量子阱层包括层叠于所述第一多量子阱层上的第二势阱层，以及设于所述第二势阱层上的第二势垒层，所述第二势阱层为InGaN层，所述第二势垒层包括依次层叠的InxGa1-xN层、Mg掺AlyInzGa1-y-zN层、BN层、Mg掺InmGa1-mN层，InxGa1-xN层的In组分逐渐降低，将会有效地降低第二势阱层与第二势垒层之间的晶格失配，减少第二量子阱层的极化效应，Mg掺AlyInzGa1-y-zN层的设置能增强势垒对注入载流子的限制能力，防止电子溢流现象的发生，BN层的禁带宽度较大，能有效地减少电子溢流，另外BN层的厚度较薄，空穴可以通过隧穿效应进入多量子阱层，降低发光二极管的工作电压，Mg掺InmGa1-mN层的Mg掺杂浓度较高为发光二极管提高足量的空穴与电子发生复合，提高发光二极管的发光效率，从而解决了AlGaN量子垒层与InGaN量子阱层的晶格失配较大，产生极化现象，并且电子迁移溢流严重，从而造成量子阱辐射复合效率降低的技术问题。
根据上述技术方案的一方面，所述InxGa1-xN层中In的组分自靠近所述第二势阱层的一侧至远离所述第二势阱层的一侧逐渐降低，In的组分占比x的取值范围为0.01-0.3，所述InxGa1-xN层的厚度为0.5nm-5nm。
根据上述技术方案的一方面，所述Mg掺AlyInzGa1-y-zN层的掺杂浓度为1×1018atoms/cm3-1×1020atoms/cm3，所述Mg掺AlyInzGa1-y-zN层的厚度为1nm-50nm，所述Mg掺AlyInzGa1-y-zN层的In的组分占比z的取值范围为0.01-0.3，所述Mg掺AlyInzGa1-y-zN层的Al的组分占比y的取值范围为0.01-0.5。
根据上述技术方案的一方面，所述BN层的厚度为1nm-10nm。
根据上述技术方案的一方面，所述Mg掺InmGa1-mN层的In的组分占比m的取值范围为0.01-0.3，Mg的掺杂浓度为1×1019atoms/cm3-1×1021atoms/cm3，所述Mg掺InmGa1-mN层的厚度为5nm-100nm。
根据上述技术方案的一方面，所述第一势阱层和所述第二势阱层中In的组分占比均为0.01-0.2，所述第一势阱层和所述第二势阱层的厚度均为2nm-5nm，所述第一势垒层中Al的组分占比为0.01-0.1，所述第一势垒层的厚度为5nm-15nm，预设周期为6-12。
本发明的第二方面在于提供一种多量子阱层的制备方法，用于制备上述任一项所述的多量子阱层，所述制备方法包括：
提供一生长所需的N型半导体层；
在所述N型半导体层上依次外延生长第一多量子阱层和第二多量子阱层；
所述第一多量子阱层包括依次以预设周期交替生长的第一势阱层和第一势垒层，所述第一势阱层为InGaN层，所述第一势垒层为AlGaN层；
所述第二多量子阱层包括生长于所述第一多量子阱层上的第二势阱层，以及生长于所述第二势阱层上的第二势垒层，所述第二势阱层为InGaN层，所述第二势垒层包括依次生长的InxGa1-xN层、Mg掺AlyInzGa1-y-zN层、BN层、Mg掺InmGa1-mN层。
根据上述技术方案的一方面，所述第二势垒层的生长步骤，具体包括：
将温度调节至800℃-1000℃，压力调节至50Torr-500Torr，在N2/NH3气氛下，在所述第二势阱层上生长InxGa1-xN层；
将温度调节至800℃-1000℃，压力调节至50Torr-500Torr，在N2/NH3/H2气氛下，Mg的掺杂浓度为1×1018atoms/cm3-1×1020atoms/cm3，在所述InxGa1-xN层上生长Mg掺AlyInzGa1-y-zN层；
将温度调节至800℃-1000℃，压力调节至50Torr-500Torr，在N2/NH3气氛下，在所述Mg掺AlyInzGa1-y-zN层上生长BN层；
将温度调节至650℃-800℃，压力调节至50Torr-500Torr，在N2/NH3/H2气氛下，Mg的掺杂浓度为1×1019atoms/cm3-1×1021atoms/cm3，在所述BN层上生长Mg掺InmGa1-mN层。
根据上述技术方案的一方面，所述第一多量子阱层的生长步骤，具体包括：
将温度调节至700℃-850℃，压力调节至100Torr-300Torr，生长第一势阱层；
保持压力不变，将温度调节至800℃-900℃，在所述第一势阱层上生长第一势垒层；
通过预设周期交替生长，形成第一量子阱层，所述预设周期为6-12。
本发明的第三方面在于提供一种发光二极管，包括衬底、以及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，所述多量子阱层为上述任一项所述的多量子阱层。
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为本发明中的多量子阱层的结构示意图；
图2为本发明中的多量子阱层的制备方法的流程图；
图3为本发明中的发光二极管的结构示意图；
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，第一多量子阱层510，第一势阱层511，第一势垒层512，,第二多量子阱层520，第二势阱层521，InxGa1-xN层,522，Mg掺AlyInzGa1-y-zN层,523，BN层,524，Mg掺InmGa1-mN层525，电子阻挡层600，P型半导体层700。
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多量子阱层500，多量子阱层500用于将空穴和电子限制于多量子阱层500中辐射复合，实现发光效应，其中，多量子阱层500包括第一多量子阱层510和层叠于第一多量子阱层510上的第二多量子阱层520。其中，第一多量子阱包括预设周期交替层叠的第一势阱层511和第一势垒层512，第一势阱层511为InGaN层，第一势垒层512为AlGaN层。
进一步地，第一势阱层511和第二势阱层521中In的组分占比均为0.01-0.2，第一势阱层511和第二势阱层521的厚度均为2nm-5nm，第一势垒层512中Al的组分占比为0.01-0.1，第一势垒层512的厚度为5nm-15nm，预设周期为6-12。通过第一势阱层511和第二势阱层521的交替堆叠，合理的结构设置能显著增加电子和空穴波函数交叠程度，从而提高发光二极管器件的发光效率。
其中，第二多量子阱层520包括层叠于第一多量子阱层510上的第二势阱层521，以及设于第二势阱层521上的第二势垒层，第二势阱层521为InGaN层，第二势垒层包括依次层叠的InxGa1-xN层522、Mg掺AlyInzGa1-y-zN层523、BN层524、Mg掺InmGa1-mN层525。
进一步地，InxGa1-xN层522中In的组分自靠近第二势阱层521的一侧至远离第二势阱层521的一侧逐渐降低，In的组分占比x的取值范围为0.01-0.3，InxGa1-xN层522的厚度为0.5nm-5nm，其中，InxGa1-xN层522的In组分逐渐降低，将会有效地降低第二势阱层521与第二势垒层之间的晶格失配，减少第二量子阱层的极化效应。
进一步地，InxGa1-xN层522上层叠有Mg掺AlyInzGa1-y-zN层523，Mg掺AlyInzGa1-y-zN层523的掺杂浓度为1×1018atoms/cm3-1×1020atoms/cm3，Mg掺AlyInzGa1-y-zN层523的厚度为1nm-50nm，Mg掺AlyInzGa1-y-zN层523的In的组分占比z的取值范围为0.01-0.3，Mg掺AlyInzGa1-y-zN层523的Al的组分占比y的取值范围为0.01-0.5。将组分比经过合理设计的Mg掺AlyInzGa1-y-zN层523作为能够实现晶格匹配并消除多量子阱层500中的压电极化。同时可以根据多量子阱层500的发光波长的变化，在晶格匹配的前提下增加Mg掺AlyInzGa1-y-zN层523材料的带隙宽度，从而增强势垒对注入载流子的限制能力，防止电子溢流现象的发生，有效抑制发光二极管的效率droop效应，掺杂少量的Mg提高空穴注入多量子阱层500效率。
进一步地，Mg掺AlyInzGa1-y-zN层523上层叠有BN层524，BN层524的厚度为1nm-10nm，BN层524的禁带宽度较大，能有效地减少电子溢流，另外BN层524的厚度较薄，空穴可以通过隧穿效应进入多量子阱层500，降低发光二极管的工作电压。
进一步地，BN层524上层叠有Mg掺InmGa1-mN层525，Mg掺InmGa1-mN层525的In的组分占比m的取值范围为0.01-0.3，Mg的掺杂浓度为1×1019atoms/cm3-1×1021atoms/cm3，Mg掺InmGa1-mN层525的厚度为5nm-100nm。因Mg受主的能级较深，约为170meV，室温下Mg的电离率只有1％左右，通过In组分能降低Mg的激活能，提高活化Mg浓度，提高空穴浓度。Mg掺InmGa1-mN层525的Mg掺杂浓度较高为发光二极管提高足量的空穴与电子发生复合，提高发光二极管的发光效率。因此，通过第二势垒层的设置，将会提高高空穴注入效率，减少电子溢流效应，提高电子与空穴辐射复合效率，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多量子阱层的制备方法，所述制备方法包括步骤S10-S12：
步骤S10，提供一生长所需的N型半导体层；
其中，该多量子阱层生长于N型半导体层上。
步骤S11，在所述N型半导体层上外延生长第一多量子阱层，所述第一多量子阱层包括依次以预设周期交替生长的第一势阱层和第一势垒层，所述第一势阱层为InGaN层，所述第一势垒层为AlGaN层；
其中，所述第一多量子阱层的生长步骤，具体包括：
将温度调节至700℃-850℃，压力调节至100Torr-300Torr，生长第一势阱层；
保持压力不变，将温度调节至800℃-900℃，在所述第一势阱层上生长第一势垒层；
通过预设周期交替生长，形成第一量子阱层，所述预设周期为6-12。
步骤S12，在所述第一多量子阱层上外延生长第二多量子阱层，所述第二多量子阱层包括生长于所述第一多量子阱层上的第二势阱层，以及生长于所述第二势阱层上的第二势垒层，所述第二势阱层为InGaN层，所述第二势垒层包括依次生长的InxGa1-xN层、Mg掺AlyInzGa1-y-zN层、BN层、Mg掺InmGa1-mN层。
具体为，将温度调节至800℃-1000℃，压力调节至50Torr-500Torr，在N2/NH3气氛下，在所述第二势阱层上生长InxGa1-xN层；
将温度调节至800℃-1000℃，压力调节至50Torr-500Torr，在N2/NH3/H2气氛下，Mg的掺杂浓度为1×1018atoms/cm3-1×1020atoms/cm3，在所述InxGa1-xN层上生长Mg掺AlyInzGa1-y-zN层；
将温度调节至800℃-1000℃，压力调节至50Torr-500Torr，在N2/NH3气氛下，在所述Mg掺AlyInzGa1-y-zN层上生长BN层；
将温度调节至650℃-800℃，压力调节至50Torr-500Torr，在N2/NH3/H2气氛下，Mg的掺杂浓度为1×1019atoms/cm3-1×1021atoms/cm3，在所述BN层上生长Mg掺InmGa1-mN层。
其中，高纯H2(氢气)、高纯N2(氮气)、高纯H2和高纯N2的混合气体中的一种作为载气，高纯NH3作为N源，三甲基镓(TMGa)及三乙基镓(TEGa)作为镓源，三甲基铟(TMIn)作为铟源，三甲基铝(TMAl)作为铝源，硅烷(SiH4)作为N型掺杂剂，二茂镁(CP2Mg)作为P型掺杂剂进行外延生长。
另外，请参阅图3，本发明还提供的一种发光二极管，该发光二极管包括衬底100、以及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，多量子阱层500为上述多量子阱层500。
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、SiO2蓝宝石复合衬底、硅衬底、碳化硅衬底、氮化镓衬底及氧化锌衬底，本申请中的衬底材料为蓝宝石，蓝宝石是目前最常用的GaN基发光二极管衬底材料，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。
在衬底100之上层叠有缓冲层200，缓冲层200为AlN/GaN层，厚度为10nm-50nm，采用AlN层提供了与衬底取向相同的成核中心，释放了GaN和衬底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。
具体为，将已镀完AlN层200的衬底100转入反应腔中，在H2气氛进行预处理1min-10min，处理温度为1000℃-1200℃，再对衬底100进行氮化处理，提升AlN层200的晶体质量，并且可以有效提高后续沉积GaN材料的晶体质量。
在缓冲层200之上层叠有非掺杂GaN层300，用于提高后续沉积GaN材料的晶体质量，非掺杂的GaN层生长温度为1050℃-1200℃，压力100Torr-600Torr，厚度为1μm-5μm。非掺杂GaN层300的生长温度较高，压力较低，晶体质量较优，同时厚度随着非掺杂GaN层300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。
在非掺杂GaN层300上层叠有N型半导体层400，该N型半导体层400为N型GaN层，用于给多量子阱层500提供电子，N型GaN层的厚度为2μm-3μm，掺杂剂为硅烷，掺杂浓度为1×1019atoms/cm3-5×1019atoms/cm3。N型半导体层400的电阻率要高于P型半导体层700上的透明电极的电阻率，因此，需要掺杂足够浓度的硅烷，可有效地降低N型半导体层400的电阻率。此外，N型半导体层400需要足够的厚度可以有效释放应力，提高发光二极管的发光效率。其中，N型GaN的层生长温度为1050℃～1200℃，压力100Torr～600Torr。
在N型半导体层400上层叠有多量子阱层500，具体为，多量子阱层500包括：
第一多量子阱层510和层叠于第一多量子阱层510上的第二多量子阱层520。其中，第一多量子阱包括预设周期交替层叠的第一势阱层511和第一势垒层512，第一势阱层511为InGaN层，第一势垒层512为AlGaN层；
第二多量子阱层520包括层叠于第一多量子阱层510上的第二势阱层521，以及设于第二势阱层521上的第二势垒层，第二势阱层521为InGaN层，第二势垒层包括依次层叠的InxGa1-xN层522、Mg掺AlyInzGa1-y-zN层523、BN层524、Mg掺InmGa1-mN层525。
在多量子阱层500上层叠有电子阻挡层600，电子阻挡层600为AlInGaN层，厚度为10nm-40nm，其中，Al组分占比为0.01-0.1，In组分占比为0.01-0.2。电子阻挡层600能有效地限制电子溢流，也可以减少对空穴的阻挡，提升空穴向量子阱的注入效率，减少载流子俄歇复合，提高发光二极管的发光效率。
具体地，将温度设置为900℃-1000℃，压力设置为100Torr-300Torr，在多量子阱层500上生长厚度为10nm-40nm的AlInGaN层，作为电子阻挡层600。
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，厚度为10nm-50nm，用于给多量子阱层500提供空穴，其中，掺杂剂为二茂镁，掺杂浓度为1×1019atoms/cm3-1×1021atoms/cm3。
具体为，将温度设置为900℃-1050℃，压力设置为100Torr-600Torr，在电子阻挡层600上生长厚度为10nm-50nm的P型GaN层。
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多量子阱层，多量子阱层包括第一多量子阱层和层叠于第一多量子阱层上的第二多量子阱层；
第一多量子阱层包括预设周期交替层叠的第一势阱层和第一势垒层，第一势阱层为InGaN层，第一势垒层为AlGaN层；
第二多量子阱层包括层叠于第一多量子阱层上的第二势阱层，以及设于第二势阱层上的第二势垒层，第二势阱层为InGaN层，第二势垒层包括依次层叠的InxGa1-xN层、Mg掺AlyInzGa1-y-zN层、BN层、Mg掺InmGa1-mN层。
优选地，InxGa1-xN层中In的组分自靠近第二势阱层的一侧至远离第二势阱层的一侧逐渐降低，In的组分占比x从0.15逐渐下降至0.05，InxGa1-xN层的厚度为3nm。
优选地，Mg掺AlyInzGa1-y-zN层的掺杂浓度为6×1018atoms/cm3，Mg掺AlyInzGa1-y-zN层的厚度为10nm，Mg掺AlyInzGa1-y-zN层的In的组分占比z为0.05，Mg掺AlyInzGa1-y-zN层的Al的组分占比y为0.1。
优选地，BN层的厚度为3.5nm。
优选地，Mg掺InmGa1-mN层的In的组分占比m为0.1，Mg的掺杂浓度为5×1020atoms/cm3，Mg掺InmGa1-mN层的厚度为30nm。
此外，第一势阱层和第二势阱层中In的组分占比均为0.15，第一势阱层和第二势阱层的厚度均为3.5nm，第一势垒层中Al的组分占比为0.05，第一势垒层的厚度为9.8nm，预设周期为10。
相应地，多量子阱层的制备方法包括步骤S10-S12：
步骤S10，提供一生长所需的N型半导体层；
步骤S11，在所述N型半导体层上外延生长第一多量子阱层，所述第一多量子阱层包括依次以预设周期交替生长的第一势阱层和第一势垒层，所述第一势阱层为InGaN层，所述第一势垒层为AlGaN层；
步骤S12，在所述第一多量子阱层上外延生长第二多量子阱层，所述第二多量子阱层包括生长于所述第一多量子阱层上的第二势阱层，以及生长于所述第二势阱层上的第二势垒层，所述第二势阱层为InGaN层，所述第二势垒层包括依次生长的InxGa1-xN层、Mg掺AlyInzGa1-y-zN层、BN层、Mg掺InmGa1-mN层。
实施例二
本发明第二实施例提供的一种多量子阱层，本实施例中的多量子阱层与第一实施例中的多量子阱层的不同之处在于：
InxGa1-xN层、Mg掺AlyInzGa1-y-zN层、BN层、Mg掺InmGa1-mN层的厚度分别为1.5nm、8nm、2nm、20nm。
实施例三
本发明第三实施例提供的一种多量子阱层，本实施例中的多量子阱层与第一实施例中的多量子阱层的不同之处在于：
InxGa1-xN层、Mg掺AlyInzGa1-y-zN层、BN层、Mg掺InmGa1-mN层的厚度分别为3.5nm、12nm、5nm、40nm。
实施例四
本发明第四实施例提供的一种多量子阱层，本实施例中的多量子阱层与第一实施例中的多量子阱层的不同之处在于：
InxGa1-xN层的In组分x自0.15逐渐下降至0.01。
实施例五
本发明第五实施例提供的一种多量子阱层，本实施例中的多量子阱层与第一实施例中的多量子阱层的不同之处在于：
Mg掺AlyInzGa1-y-zN层的Al/In组分分别为0.15/0.1。
实施例六
本发明第六实施例提供的一种多量子阱层，本实施例中的多量子阱层与第一实施例中的多量子阱层的不同之处在于：
Mg掺AlyInzGa1-y-zN层的Al/In组分分别为0.05/0.02。
实施例七
本发明第七实施例提供的一种多量子阱层，本实施例中的多量子阱层与第一实施例中的多量子阱层的不同之处在于：
Mg掺AlyInzGa1-y-zN层的Mg的掺杂浓度为1×1019atoms/cm3。
实施例八
本发明第八实施例提供的一种多量子阱层，本实施例中的多量子阱层与第一实施例中的多量子阱层的不同之处在于：
Mg掺AlyInzGa1-y-zN层的Mg的掺杂浓度为3×1018atoms/cm3。
实施例九
本发明第九实施例提供的一种多量子阱层，本实施例中的多量子阱层与第一实施例中的多量子阱层的不同之处在于：
Mg掺InmGa1-mN层的In组分为0.05，Mg的掺杂浓度为1×1020atoms/cm3。
对比例一
本发明第一对比例提供的一种多量子阱层，本对比例中的多量子阱层与第一实施例中的多量子阱层的不同之处在于：
没有InxGa1-xN层。
对比例二
本发明第二对比例提供的一种多量子阱层，本对比例中的多量子阱层与第一实施例中的多量子阱层的不同之处在于：
没有Mg掺AlyInzGa1-y-zN层。
对比例三
本发明第三对比例提供的一种多量子阱层，本对比例中的多量子阱层与第一实施例中的多量子阱层的不同之处在于：
没有BN层。
对比例四
本发明第四对比例提供的一种多量子阱层，本对比例中的多量子阱层与第一实施例中的多量子阱层的不同之处在于：
没有Mg掺InmGa1-mN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至对比例四对应的参数。
表1
需要说明的是，实施例一至实施例九及对比例一至对比例四的外延片是在使用相同工艺条件下制成10mil×24mil芯片，分别抽取300颗LED芯片，在120mA/60mA电流下测试性能。
结合实施例一至实施例九及对比例一至对比例四的数据可知，通过第二势垒层的设置，将会提高高空穴注入效率，减少电子溢流效应，提高电子与空穴辐射复合效率，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，InxGa1-xN层、Mg掺AlyInzGa1-y-zN层、BN层、Mg掺InmGa1-mN层的厚度调配，将会影响发光二极管的发光效率。
结合实施例一、实施例五至实施例八的数据可知，Mg掺AlyInzGa1-y-zN层的Al/In组分以及Mg的掺杂浓度的调配将会影响发光二极管的发光效率。
综上，通过第二势垒层的设置，将会提高高空穴注入效率，减少电子溢流效应，提高电子与空穴辐射复合效率，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。
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)
1.一种多量子阱层，其特征在于，所述多量子阱层包括：
第一多量子阱层和层叠于所述第一多量子阱层上的第二多量子阱层；
所述第一多量子阱层包括预设周期交替层叠的第一势阱层和第一势垒层，所述第一势阱层为InGaN层，所述第一势垒层为AlGaN层；
所述第二多量子阱层包括层叠于所述第一多量子阱层上的第二势阱层，以及设于所述第二势阱层上的第二势垒层，所述第二势阱层为InGaN层，所述第二势垒层包括依次层叠的InxGa1-xN层、Mg掺AlyInzGa1-y-zN层、BN层、Mg掺InmGa1-mN层。
2.根据权利要求1所述的多量子阱层，其特征在于，所述InxGa1-xN层中In的组分自靠近所述第二势阱层的一侧至远离所述第二势阱层的一侧逐渐降低，In的组分占比x的取值范围为0.01-0.3，所述InxGa1-xN层的厚度为0.5nm-5nm。
3.根据权利要求1所述的多量子阱层，其特征在于，所述Mg掺AlyInzGa1-y-zN层的掺杂浓度为1×1018atoms/cm3-1×1020atoms/cm3，所述Mg掺AlyInzGa1-y-zN层的厚度为1nm-50nm，所述Mg掺AlyInzGa1-y-zN层的In的组分占比z的取值范围为0.01-0.3，所述Mg掺AlyInzGa1-y-zN层的Al的组分占比y的取值范围为0.01-0.5。
4.根据权利要求1所述的多量子阱层，其特征在于，所述BN层的厚度为1nm-10nm。
5.根据权利要求1所述的多量子阱层，其特征在于，所述Mg掺InmGa1-mN层的In的组分占比m的取值范围为0.01-0.3，Mg的掺杂浓度为1×1019atoms/cm3-1×1021atoms/cm3，所述Mg掺InmGa1-mN层的厚度为5nm-100nm。
6.根据权利要求1所述的多量子阱层，其特征在于，所述第一势阱层和所述第二势阱层中In的组分占比均为0.01-0.2，所述第一势阱层和所述第二势阱层的厚度均为2nm-5nm，所述第一势垒层中Al的组分占比为0.01-0.1，所述第一势垒层的厚度为5nm-15nm，预设周期为6-12。
7.一种多量子阱层的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1-6任一项所述的多量子阱层，所述制备方法包括：
提供一生长所需的N型半导体层；
在所述N型半导体层上外延生长第一多量子阱层，所述第一多量子阱层包括依次以预设周期交替生长的第一势阱层和第一势垒层，所述第一势阱层为InGaN层，所述第一势垒层为AlGaN层；
在所述第一多量子阱层上外延生长第二多量子阱层，所述第二多量子阱层包括生长于所述第一多量子阱层上的第二势阱层，以及生长于所述第二势阱层上的第二势垒层，所述第二势阱层为InGaN层，所述第二势垒层包括依次生长的InxGa1-xN层、Mg掺AlyInzGa1-y-zN层、BN层、Mg掺InmGa1-mN层。
8.根据权利要求7所述的多量子阱层的制备方法，其特征在于，所述第二势垒层的生长步骤，具体包括：
将温度调节至800℃-1000℃，压力调节至50Torr-500Torr，在N2/NH3气氛下，在所述第二势阱层上生长InxGa1-xN层；
将温度调节至800℃-1000℃，压力调节至50Torr-500Torr，在N2/NH3/H2气氛下，Mg的掺杂浓度为1×1018atoms/cm3-1×1020atoms/cm3，在所述InxGa1-xN层上生长Mg掺AlyInzGa1-y-zN层；
将温度调节至800℃-1000℃，压力调节至50Torr-500Torr，在N2/NH3气氛下，在所述Mg掺AlyInzGa1-y-zN层上生长BN层；
将温度调节至650℃-800℃，压力调节至50Torr-500Torr，在N2/NH3/H2气氛下，Mg的掺杂浓度为1×1019atoms/cm3-1×1021atoms/cm3，在所述BN层上生长Mg掺InmGa1-mN层。
9.根据权利要求7所述的多量子阱层的制备方法，其特征在于，所述第一多量子阱层的生长步骤，具体包括：
将温度调节至700℃-850℃，压力调节至100Torr-300Torr，生长第一势阱层；
保持压力不变，将温度调节至800℃-900℃，在所述第一势阱层上生长第一势垒层；
通过预设周期交替生长，形成第一量子阱层，所述预设周期为6-12。
10.一种发光二极管，包括衬底、以及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，其特征在于，所述多量子阱层为上述权利要求1-6任一项所述的多量子阱层。
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