CN101980383A - 一种氮化镓基ⅲ-ⅴ族化合物半导体led外延片及其生长方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氮化镓基III-V族化合物半导体LED外延片，包括有源层，有源层由一个或多个量子阱垒组成，量子阱垒自下而上依次包括阱层、第一垒层、第二垒层。本发明所提供的氮化镓基LED外延片通过改变有源层的生长方法，减少在高低温变化过程中引起的有源层中各晶粒间的内应力，进而提高外延片内量子效率和亮度。同时，在本发明中还提供了一种氮化镓基LED外延片的生长方法，该方法具有步骤简单、容易操作，效果明显的特点。

Description

一种氮化镓基Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体LED外延片及其生长方法 

技术领域

本发明涉及LED领域，更具体地涉及一种氮化镓基III-V族化合物半导体LED外延片及其生长方法。 

背景技术

高亮度发光二极管(LED)作为一种高效、环保、绿色新型固态照明光源，由于其具有体积小、重量轻、寿命长、可靠性高、以及使用电压低、功耗低等优点，正在迅速广泛地得到应用。 

以GaN为基础的高亮度发光二极管(LED)在生活中的应用随处可见，如交通信号灯、手机背光源、户外全彩显示屏、城市景观照明、汽车内外灯、隧道灯等。随着GaN基LED亮度的不断提高，LED的应用范围从传统的小型发光产品逐步变化为家用照明产品。 

LED发出的光由于具有单色性，不需外加彩膜(滤光片)，而使其发光效率比常见的需要加彩膜使用的白炽灯高出许多，正是由于LED的效率高、省电使其逐步取代白炽灯。然而。目前白光LED的应用并没有被普及，这是因为白光LED的光效依然没有得到良好的利用。而提高外延片的发光效率最主要的方法是提高内量子效率，目前，GaN基LED外延片的理论内量子效率为100％，现有技术只能达到30％左右，这限制了LED光源应用到更广的领域，也限制了LED光源的普及。 

目前，以GaN为基的III-V族化合物半导体LED的外延生长主要用有机化学金属气相淀积法(MOCVD)来实现。结合图1中GaN基LED外延片的结构示意图，进一步阐述现有技术中利用MCOVD生长氮化物(GaN、AlN、InN等)的方法，该方法包括如下步骤： 

以高纯的H₂或N₂或氢氮混合气体作为载气，在压力为76-780Torr，在1000-1100℃高温处理蓝宝石衬底5-20分钟； 

将温度降至480-550℃，在蓝宝石衬底1′上生长厚度为20-40nm的低温缓冲氮化镓层2′； 

升高温度至1000-1100℃，在低温缓冲氮化镓层2′上持续生长1-2.5μm的不掺杂氮化镓层3′(uGaN)； 

保持温度，在不掺杂氮化镓层3′上持续生长2-4μm的n型掺Si的氮化镓层4′(nGaN)； 

如图1和图2所示，升高温度至T1’，T1’＝700℃-800℃，在n型掺Si的氮化镓层4′上生长掺铟的氮化镓阱层51′，升高温度至T3’，T3’＝800℃-1000℃，在掺铟的氮化镓阱层51′上生长不掺杂氮化镓垒层53′，阱层与垒层组成一组量子阱垒，重复生长多组量子阱垒，形成有源层； 

在完成有源层的生长后，将温度升高到950-1050℃持续生长20-80nm的p型铝镓氮层6′； 

降低温度至900-1000℃，在p型铝镓氮层6′上持续生长0.1-0.5μm的掺镁的p型氮化镓层7′； 

降低温度至600-700℃，在掺镁的p型氮化镓层7′上生长5-10nm的低温掺镁铟镓氮层8′； 

降低温度至600-750℃，在氮气气氛下，持续时间10-30分钟，活化p型铝镓氮层。 

以GaN为基础的III-V族化合物半导体LED相比传统照明具有不可比拟的优势，但是目前LED要在照明领域上完全替代其他光源，还需要解决光效不理想，内量子效率不高，亮度偏低等问题。 

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种发光效率较高的氮化镓基III-V族化合物半导体LED外延片。 

本发明的另一个目的是提供一种氮化镓基LED外延片的生长方法，其具有工艺简单，效果显著的特点。 

本发明是通过如下方案实施的：一种氮化镓基LED外延片，包括有源层，有源层由一个或多个量子阱垒组成，量子阱垒自下而上依次包括阱层、第一垒层、第二垒层。 

根据本发明的进一步改进，上述阱层的生长温度为T1，上述第一垒层的生长温度为T2，上述第二垒层的生长温度为T3，其中，T1＜T2＜T3。 

根据本发明的进一步改进，上述T2满足如下关系式：T1+10℃≤T2≤T1+100℃。 

根据本发明的进一步改进，上述T3满足如下关系式：T2+10℃≤T3≤T2+100℃。 

根据本发明的进一步改进，上述T 1满足如下关系式：700℃＜T1＜800℃。 

根据本发明的进一步改进，上述第一垒层的生长厚度为20-200nm。 

根据本发明的进一步改进，上述第二垒层的生长厚度为20-200nm。 

根据本发明的进一步改进，上述有源层包括1-20组所述量子阱垒。 

同时，本发明还提供了一种氮化镓基LED外延片的生长方法，包括：生长有源层；生长有源层步骤包括：将温度调至T1生长阱层；将温度调至T2，在阱层的上侧生长第一垒层；将温度调至T3，在第一垒层上生长第二垒层，形成阱垒结构；其中，所述T1＜T2＜T3。 

根据本发明的进一步改进，上述T2满足如下关系式：T1+10℃≤T2≤T1+100℃。 

根据本发明的进一步改进，上述T3满足如下关系式：T2+10℃≤T3≤T2+100℃。 

根据本发明的进一步改进，上述T 1满足如下关系式：700℃＜T1＜800℃。 

根据本发明的进一步改进，上述阱层的生长条件为：在温度T1，压力为300-500mbar下，以N₂作为载气，N₂的流量为40-70标准升/分钟，持续90-120秒，得到厚度为10-50nm的阱层。 

根据本发明的进一步改进，上述第一垒层的生长条件为：在温度T2下，压力为300-500mbar，以N₂或H₂或氢氮混合气体作为载气，载气的流量为40-70标准升/分钟，得到厚度为20-200nm的第一垒层。 

根据本发明的进一步改进，上述第一垒层的生长条件为：在温度T3，压力为300-500mbar下，以N₂或H₂或氢氮混合气体作为载气，载气的流量为40-70标准升/分钟，得到厚度为20-200nm的第二垒层。 

根据本发明的进一步改进，依序进行生长阱层、第一垒层以及第二垒层的步骤，在有源层形成1-20个阱垒结构。 

本发明的优点为：本发明所提供的氮化镓基LED外延片通过改变有源层的生长方法，减少在高低温变化过程中引起的有源层内应力，进而提高外延片内量子效率和亮度。同时，还提高了抗静电能力，以及减小了外延片的蓝移。根据本发明所提供的氮化镓基LED外延片的生长方法具有步骤简单、容易操作，效果显著的特点。 

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。 

附图说明

附图是构成本说明书的一部分、用于进一步理解本发明，附图示出了本发明的优选实施例，并与说明书一起用来说明本发明的原理。图中： 

图1示出了现有技术中GaN基LED外延片生长结构示意图； 

图2示出了现有技术中GaN基LED外延片生长有源层机构的时间与温度关系曲线； 

图3示出了根据本发明的GaN基LED外延片生长结构示意图； 

图4示出了根据本发明实施例的GaN基LED外延片生长有源层机构的时间与温度关系曲线； 

图5示出了根据本发明实施例的GaN基LED外延片与根据对比例的GaN基LED外延片结构的亮度曲线对比图； 

图6示出了根据本发明实施例的GaN基LED外延片与根据对比例的GaN基LED外延片结构的抗静电能力对比图；以及 

图7示出了根据本发明实施例的GaN基LED外延片与根据对比例的GaN基LED外延片结构的蓝移对比图。 

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。 

GaN基III-V族化合物半导体LED外延片的发光原理为：在有源区上部的P型氮化镓层内部含有大量的空穴，而有源区下部的n型氮化镓层内部含有大量的电子，在一定条件下，P型氮化镓内部大量的空穴与n型氮化镓的内部大量的电子向有源区发生移动，并在有源区结合，向外辐射发光便形成了亮度。传统的GaN基LED外延片在生长有源层时，常使用低温阱，高温垒的方式进行生长，这样的生长过程中，由于大幅度的温度变化，会使得与高温垒层相邻的阱层中各晶粒或亚晶粒之间产生不均匀的变形而产生晶粒或亚晶粒之间的内应力。这种内应力的产生不但降低了晶格品质，同时会引起压电极化场而产生量子限制斯塔克效应(QCSE效应)，这会降低有源层内电子与空穴的结合几率，降低向外辐射的效率，进而降低LED的亮度。 

如图2所示，在本发明的一种具体的实施方式中一种氮化镓基LED外延片，其结构自下而上依次为衬底1、低温氮化镓缓冲层2、不掺杂氮化镓层3、n型氮化镓层4、有源层、p型铝氮镓层6、掺镁p型氮化镓层7、低温掺镁铟镓氮层8，其中，有源层由一个或多个量子阱垒组成，量子阱垒自下而上依次包括阱层51、第一垒层52、第二垒层53。 

在本发明的一种具体实施方式中，有源层的各量子阱垒中阱层51的生长温度为T1，第一垒层52的生长温度为T2，第二垒层53的生长温度为T3，其中，T1＜T2＜T3。 

在有源层的生长过程中，由于生长温度的不同，即使在同质的氮化镓单晶材料上生长氮化镓也容易产生大量的位错，这些位错使晶粒或亚晶粒之间产生不均匀的变形而产生晶粒或亚晶粒之间的内应力。然而，制备氮化镓体单晶材料非常困难，到目前为止尚未有行之有效的办法。通常所使用的衬底并不是同质的GaN衬底，导致在生成GaN的过程中，由于晶格不适配，产生大量的位错，而增加晶粒或亚晶粒之间的内应力，降低有源层内电子与空穴的结合几率，降低了LED的内量子效应。同时，由于第III族氮化物的压电系数较大，离子性也较强，使得所生长的GaN晶体的热力学稳定相纤锌矿结构的对称度不高，即使在没有外界压力作用下，也存在极化作用，LED中晶格生长产生大量位错严重的情况下，更增加了引起压电极化场而产生量子限制斯塔克效应(QCSE效应)的几率，进而降低有源层内电子与空穴的结合几率，降低了LED的内量子效应。如GaN和InN的晶格常数分别是3.189埃，3.548埃，在In_xGa_1-xN和GaN中In_xGa_1-xN受到压应力，在生长平面上的晶格受应力而发生应变，会使在生长方向上的晶格也发生应变，因而在生长方向上产生压电极化效应，造成电子与空穴在空间上的分离，产生QCSE效应。在本发明所提供的氮化镓基III-V族化合物半导体LED外延片生长方法，通过在阱层51和高温的第二垒层53之间增 加一层低温的第一垒层52，有效减弱由于迅速升温导致量子阱层和垒层界面的压电极化效应，使电子波函数与空穴波函数在空间的交叠增强，减小应变，减弱压电极化效应，进而减弱QCSE效应，增加电子与空穴的复合几率，提高内量子效率，提高GaN基LED外延片的亮度。 

更为优选地，生长第一垒层52所采用的温度满足：T1+10℃≤T2≤T1+100℃。第一垒层52的生长温度在此范围内，可有效减小与第一垒层52GaN晶体相邻的阱层51InGaN晶体中各晶粒或亚晶粒之间产生不均匀的变形而导致的界面应力，减小阱垒层界面的压电极化效应，减弱QCSE效应；T2温度如果过高，增强阱层与垒层界面应力，压电极化效应变强，增强QCSE效应。更为优选地，生长第二垒层53所采用的温度满足：T2+10℃≤T3≤T2+100℃。第二垒层生长温度在此范围内，可以生长出高质量的GaN垒层，降低垒层的位错，提高内量子效率。T3温度如果过高，会改变阱层与第一垒层界面应力，减弱或消除第一垒层的作用，达不到提升GaN基LED外延片提高内量子效率效果。更为优选地，生长阱层所采用的温度满足：700℃＜T1＜800℃。 

在本发明的一种具体的实施方式中一种氮化镓基LED外延片第一垒层52的生长厚度为20-200nm。第二垒层53的生长厚度为20-200nm。 

在本发明的一种具体的实施方式中一种氮化镓基LED外延片，其有源层中包括1-20组量子阱垒。多量子阱垒具有叠加效果，多量子阱垒层通过多个单量子阱垒层发光叠加，可达到提升亮度的效果。同时，本发明所提供的氮化镓基LED外延片还能够提高外延片的抗静电能力，减少外延片的蓝移。 

同时，在本发明的还提供了上述氮化镓基LED外延片的生长方法，包括：生长有源层；生长有源层的步骤包括：将温度调至T1 生长阱层51；将温度调至T2，在阱层51的上侧生长第一垒层52；将温度调至T3，在第一垒层52的上侧生长第二垒层53，其中，温度满足T1＜T2＜T3。优选地，第一垒层52的生长温度满足：T1+10℃≤T2≤T1+100℃。第二垒层53的生长温度满足：T2+10℃≤T3≤T2+100℃。阱层51的生长温度满足：700℃＜T1＜800℃。 

在本发明的一种具体的实施方式中，阱层51的生长步骤为：调节温度至T1，以N₂作为载气，载气的流量为40-70标准升/分钟，压力为300-500mbar，通入流量为0.5×10^-4-1×10^-4摩尔/分钟的三甲基铟(TMIn)，流量为2.1×10^-5-2.3×10^-5的三乙基镓(TEGa)，持续90-120秒内生长10-50nm的掺铟氮化镓阱层。 

在本发明的一种具体的实施方式中，第一垒层52的生长步骤为：将温度升至T2，以N₂或H₂或氢氮混合气体作为载气，载气的流量为40-70标准升/分钟，压力为300-500mbar，通入流量为0.9×10^-4-1.2×10^-4的TEGa，生长20-200nm的不掺杂氮化镓第一垒层。 

在本发明的一种具体的实施方式中，第二垒层53的生长步骤为：将温度升至T3，以N₂或H₂或氢氮混合气体作为载气，载气的流量为40-70标准升/分钟，压力为300-500mbar，通入流量为0.9×10^-4-1.2×10^-4的TEGa，生长20-200nm的不掺杂氮化镓第二垒层。 

在本发明的一种具体的实施方式中，有源层从下到上包括1-20组量子阱垒结构。 

测试 

如下分别通过根据本发明实施例1的步骤生长以及对比例1中给出的方法生产氮化镓基LED外延片，并记录结果，进行对比。 实施例1与对比例1仅是示意性的，用以说明根据本发明实施例1的方法与对比例1的方法作出的氮化镓基LED外延片的区别。 

实施例1： 

原料：采用高纯H₂或高纯N₂或高纯H₂和高纯N₂的混合气体作为载气，高纯NH₃作为N源，金属有机源三甲基镓(TMGa)、TEGa作为镓源，TMIn作为铟源，N型掺杂剂为硅烷(SiH₄)，P型掺杂剂为二茂镁(Cp₂Mg)，P型铝镓氮层的铝掺杂剂为三甲基铝(TMA1)，衬底为(0001)面蓝宝石。 

器皿：Aixtron Cruis I MOCVD反应室 

具体操作步骤如下： 

1、高温处理：在MOCVD反应室里，通入高纯H₂，将反应室压力降至150mbar，把0001面蓝宝石1加热到1100℃，高温处理5分钟-20分钟。 

2、氮化处理：将温度降至500℃，将流量为8标准升/分钟的NH₃通入反应室，维持120秒，对蓝宝石衬底1做氮化处理。 

3、生长低温缓冲氮化镓层2：将温度降至500℃，升高压力为600mbar，在H₂气氛下，通入流量为8标准升/分钟的NH₃，流量为3.8×10^-4摩尔/分钟的TMGa，流量为80标准升/分钟的H₂，在蓝宝石衬底上生长厚度为30纳米的低温缓冲氮化镓层2。 

4、生长不掺杂氮化镓层3：将温度升高至1060℃，降低压力至300mbar，通入流量为25标准升/分钟的NH₃，流量为8×10^-4摩尔/分钟的TMGa，在低温缓冲氮化镓层2上持续生长1-2.5微米的不掺杂uGaN层3。 

5、生长n型掺硅氮化镓层4：维持温度与压力不变，通入流量为25标准升/分钟的NH₃，流量为1×10^-3摩尔/分钟的TMGa，掺杂流量从5×10^-7摩尔/分钟之间渐进变化的SiH₄，在不掺杂uGaN层3上生长厚度为2-4微米的n型掺硅氮化镓层4； 

6、生长有源层：包括8组量子阱垒。每组量子阱垒包括阱层51、第一垒层52和第二垒层53。 

生长阱层51：将温度降至740℃，升高压力至400mbar，切换N₂作为载气，通入流量为55标准升/分钟的N₂，流量为8×10^-5摩尔/分钟的TMIn，流量为2.3×10^-5摩尔/分钟的TEGa，维持生长100秒，在n型掺硅氮化镓层上或者是在前一量子阱垒中第二垒层上生长厚度为20纳米的阱层51； 

生长第一垒层52，将温度升高至800℃，压力保持不变，通入流量为50标准升/分钟的N₂，流量为1×10^-4摩尔/分钟的TEGa，在阱层51上生长厚度为50纳米的不掺杂GaN第一垒层52； 

生长第二垒层53，将温度升高到850℃，保持除温度外的其他生长条件不变，在第一垒层52上生长厚度为50纳米不掺杂GaN第二垒层53。 

7、生长p型铝镓氮层6，将温度升高到1000℃，压力降低至150mbar，切换H₂/N₂混合气作为载气，通入流量为50标准升/分钟的H₂/N₂混合气，其中H₂∶N₂＝2∶1；通入流量为40标准升/分钟的NH₃，流量为1×10^-4摩尔/分钟的TMGa，流量为8×10^-5摩尔/分钟的TMA1，流量为8×10^-7摩尔/分钟的Cp₂Mg，在有源层上生长厚度为40纳米的p型铝镓氮层6。 

8、生长掺镁的p型GaN层7：将温度降至950℃，将压力升至250mbar，通入流量为50标准升/分钟的H₂/N₂混合气，其中 H₂∶N₂＝2∶1；通入流量为40标准升/分钟的NH₃，通入流量为2×10^-4摩尔/分钟的TMGa，流量为4.5×10^-6摩尔/分钟的Cp₂Mg，在p型铝镓氮层上生长厚度为200纳米的掺镁的p型GaN层7。 

9、生长掺镁InGaN层8：将温度降到650℃，升高压力至400mbar，切换N₂作为载气，流量为60标准升/分钟，通入流量为40标准升/分钟的NH₃，流量为1.5×10^-5摩尔/分钟的TEGa，流量为2.5×10^-5摩尔/分钟的TMIn，流量为2.5×10^-6摩尔/分钟的Cp₂Mg，在掺镁的p型GaN层7上生长厚度为8nm的掺镁InGaN层8。 

10、活化，最后将温度降至680℃，压力升至600mbar，通入流量为80标准升/分钟的N₂，对根据本发明所提供的外延片进行活化，活化时间为30分钟。 

对比例： 

原料：与实施例1相同。 

器皿：与实施例1相同。 

方法：步骤1-5、7-10与实施例1完全相同。 

步骤6如下： 

6、生长有源层：包括8组量子阱垒。每组量子阱垒包括阱层51′、垒层53′。 

生长阱层51′：将温度降至740℃，升高压力至400mbar，切换N2作为载气，通入流量为55标准升/分钟的N₂，流量为8×10^-5摩尔/分钟的TMIn，流量为2.3×10^-5摩尔/分钟的TEGa，维持生长100秒，在n型掺硅氮化镓层上或者是在前一量子阱垒中垒层上生长厚度为20纳米的阱层51′； 

生长垒层53′，将温度升高至850℃，压力保持不变，通入流量为50标准升/分钟的N₂，流量为1×10^-4摩尔/分钟的TEGa，在阱层上生长厚度为100纳米的不掺杂GaN垒层53′。 

分别将根据本发明所提供的方法生长的氮化镓基LED外延片与根据对比例方法生长的氮化镓基LED外延片进行亮度、抗静电能力以及外延片的蓝移图像进行测试。 

一、亮度的测试 

测试方法为：电流为20mA下，由外延片所制晶粒的亮度(毫坎德拉mcd)； 

测试的具体条件为：电流为20mA，晶粒大小为300μm×300μm，测试时间5ms，亮度为发光的LED晶粒在正上方单位立体角内所发射的光通量。 

如图5所示，根据本发明实施例氮化镓基LED外延片的生长方法制备的氮化镓基LED外延片的亮度与根据对比例氮化镓基LED外延片的生长方法制备的氮化镓基LED外延片的亮度相比，在相同的波长下，根据本发明氮化镓基LED外延片的亮度明显高于根据对比例氮化镓基LED外延片的亮度。由此可知，根据本发明所提供的氮化镓基LED外延片的生长方法制备的氮化镓基LED外延片能有效提高氮化镓基LED外延片的亮度。 

二、抗静电能力的测试 

测试方法为：加逆向人体模式2000V在由外延片所制的晶粒上持续时间50mA之后，再使用逆向8V的电压测量其电流，如电流值小于1μA，判定此颗晶粒ESD(@2000V)通过，如电流值大 于或等于1μA，判定此颗晶粒ESD(@2000V)不通过，如此测试同一外延片上100颗晶粒，计算其通过良率。 

测试的具体条件为：晶粒大小为300μm×300μm，ESD人体模式逆向2000V，持续时间50mA，再测量在逆向电压8V下的电流值。其中波长蓝移的测试方法为：电流为5mA时由外延片所制的晶粒主波长减去电流为20mA时由外延片所制的晶粒主波长的差值，测试的具体条件为：电流为20mA，晶粒大小为300μm×300μm，测试时间5ms。 

如图6所示，图中A为根据对比例氮化镓基LED外延片的生长方法制备的氮化镓基LED外延片的ESD(@2000V)良率；图中B为根据本发明实施例氮化镓基LED外延片的生长方法制备的氮化镓基LED外延片的ESD(@2000V)的良率。根据本发明实施例氮化镓基LED外延片的生长方法制备的氮化镓基LED外延片的ESD(@2000V)良率与根据对比例氮化镓基LED外延片的生长方法制备的氮化镓基LED外延片的ESD(@2000V)良率相比，本发明氮化镓基LED外延片的ESD(@2000V)良率明显高于根据对比例氮化镓基LED外延片的ESD(@2000V)良率。由此可知，根据本发明所提供的氮化镓基LED外延片的生长方法制备的氮化镓基LED外延片能有效提高氮化镓基LED外延片的ESD良率。 

三、外延片图像蓝移的测试 

测试方法：在5mA电流下测试由外延片所制晶粒的主波长WLD2减去在20mA电流下同颗晶粒主波长WLD1的差值。 

具体测试条件：测试电流为20mA，晶粒大小为300μm×300μm，测试时间5ms，所得到的主波长WLD1；测试电流为5mA，同颗晶粒，测试时间5ms，所得到的主波长WLD2，WLD2减去WLD1的差值即为蓝移。 

如图7所示，图中A为根据对比例氮化镓基LED外延片的生长方法制备的氮化镓基LED外延片的波长蓝移良率；图中B为根据本发明实施例氮化镓基LED外延片的生长方法制备的氮化镓基LED外延片的波长蓝移良率。根据本发明实施例氮化镓基III-V族化合物半导体LED外延片的生长方法制备的氮化镓基LED外延片的波长蓝移与根据对比例氮化镓基LED外延片的生长方法制备的氮化镓基LED外延片的波长蓝移良率相比，本发明氮化镓基LED外延片的波长蓝移明显小于根据对比例氮化镓基LED外延片的波长蓝移。由此可知，根据本发明所提供的氮化镓基LED外延片的生长方法制备的氮化镓基LED外延片能有效减小氮化镓基LED外延片的波长蓝移。 

根据本发明所提供的氮化镓基III-V族化合物半导体LED外延片的生长方法中有源层的生长方法，不仅可以应用于氮化镓基LED外延片的生长过程中，只要是涉及这种通过改变晶体生长过程，以提高晶体的内量子效应，进一步提高使用晶体制备LED的亮度，都属于本发明的保护范围。此外，本发明也应用于SiC、Si和LiAiO2等衬底生长GaN基III-V族化合物半导体LED外延片蓝绿光生长，也都属于本发明的保护范围。综上所述，本发明所提供的氮化镓基LED外延片通过改变有源层的生长方法，减少在高低温变化过程中引起的有源层内应力，进而提高外延片内量子效率和亮度，同时还提供了外延片的抗静电能力以及减小了波长蓝移。根据本发明所提供的氮化镓基LED外延片的生长方法具有步骤简单、容易操作，效果明显的特点。 

以上说明仅为本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (16)

1.一种氮化镓基III-V族化合物半导体LED外延片，包括有源层，其特征在于，所述有源层由一个或多个量子阱垒组成，所述量子阱垒自下而上依次包括阱层(51)、第一垒层(52)、第二垒层(53)。

2.根据权利要求1所述的LED外延片，其特征在于，所述阱层(51)的生长温度为T1，所述第一垒层(52)的生长温度为T2，所述第二垒层(53)的生长温度为T3，其中，T1＜T2＜T3。

3.根据权利要求2所述的LED外延片，其特征在于，所述T2满足如下关系式：

T1+10℃≤T2≤T1+100℃。

4.根据权利要求2或3所述的LED外延片，其特征在于，所述T3满足如下关系式：

T2+10℃≤T3≤T2+100℃。

5.根据权利要求4所述的LED外延片，其特征在于，所述T 1满足如下关系式：

700℃＜T1＜800℃。

6.根据权利要求5所述的LED外延片，其特征在于，所述第一垒层(52)的生长厚度为20-200nm。

7.根据权利要求5或6所述的LED外延片，其特征在于，所述第二垒层(53)的生长厚度为20-200nm。

8.根据权利要求1所述的LED外延片，其特征在于，所述有源层包括1-20组所述量子阱垒。

9.一种氮化镓基III-V族化合物半导体LED外延片的生长方法，包括：

生长有源层；

其特征在于，生长有源层的步骤包括：

将温度调至T1生长阱层(51)；

将温度调至T2，在所述阱层(51)的上侧生长第一垒层(52)；

将温度调至T3，在所述第一垒层(52)上生长第二垒层(53)，形成量子阱垒结构；

其中，所述T1＜T2＜T3。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述T2满足如下关系式：

T1+10℃≤T2≤T1+100℃。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述T3满足如下关系式：

T2+10℃≤T3≤T2+100℃。

12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述T1满足如下关系式：

700℃＜T1＜800℃。

13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述阱层(51)的生长条件为：在温度T1，压力为300-500mbar下，以N₂作为载气，载气的流量为40-70标准升/分钟，持续90-120秒，得到厚度为10-50nm的所述阱层(51)。

14.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一垒层(52)的生长条件为：在温度T2下，压力为300-500mbar，以N₂或H₂或氢氮混合气体作为载气，载气的流量为40-70标准升/分钟，得到厚度为20-200nm的所述第一垒层(52)。

15.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第二垒层(53)的生长条件为：在温度T3，压力为300-500mbar下，以N₂或H₂或氢氮混合气体作为载气，载气的流量为40-70标准升/分钟，得到厚度为20-200nm的所述第二垒层(53)。

16.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，依序进行所述生长阱层、第一垒层以及第二垒层的步骤，在所述有源层形成1-20个所述量子阱垒结构。

Images