CN103985797B - 多量子阱结构及其生长方法、及具有该结构的led芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多量子阱结构、生长方法及具有该结构的LED芯片，该多量子阱结构包括多组依次叠置的结构单元各结构单元中包括势阱层和GaN层，GaN层形成于势阱层的表面上，势阱层包括至少一层渐变XGaN层；渐变XGaN层中In的掺杂浓度朝向GaN层方向渐变，X为In或Al。本发明提供的LED芯片中多量子阱结构通过将生长In掺杂量渐变的渐变XGaN层和X掺杂量恒定的恒定XGaN层，并将二者叠加后作为XGaN层，使得多量子阱中空穴和电子的分布中心轴重叠，提高电子向空穴跃迁的效率从而提高了LED芯片的发光效率。
Description
技术领域
本发明涉及LED(发光二极管)领域，特别地，涉及一种多量子阱结构、生长方法及具有该结构的LED芯片中。
背景技术
现有技术中LED外延层结构中多通过增设多量子阱层(MQW层)来提高发光效率。现有多量子阱层中包括彼此交替叠置的InGaN层和GaN层组成InGaN/GaN超晶格结构。结构如图1所示，LED芯片包括：MQW层的LED芯片包括依次叠置的衬底1’(蓝宝石或碳化硅)、缓冲GaN层2’、不掺杂GaN层3’、N型局限层4’、MQW层5’、P型局限层6’和掺杂Mg的GaN层7’。其中MQW层5’以彼此叠置的InGaN层51’和GaN层52’为一组单元。MQW层5’重复多组该单元结构，得到MQW层5’。MQW层5’中的InGaN层中In的掺杂量保持恒定。此时LED芯片的MQW层5’中空穴和电子能能带图如图2所示。由图2可知，导带11’上的电子波函数分布13’和价带12’上的空穴函数分布14’的中心轴不重合，这是由于InGaN和GaN材料之间存在由两种不同材料的晶格差异带来的应力。材料性质的不同也会使两者存在压电应力，应力的存在使得电子和空穴在量子阱中分布中心重合率仅为40～50％，降低了电子和空穴的复合效率。现有技术中多是通过生长阶梯阱来释放应力，以改善电子和空穴函数的重叠度。如CN200910112086.6、CN102820395中公开的技术方案，均是通过生长阶梯阱来释放应力。但采用前述方法LED芯片的发光效率无法进一步提高。
发明内容
本发明目的在于提供一种多量子阱结构、生长方法及具有该结构的LED芯片，以解决现有技术中LED芯片发光效率低的技术问题。
为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种多量子阱结构，包括多组依次叠置的结构单元各结构单元中包括势阱层和GaN层，GaN层形成于势阱层的表面上，势阱层包括至少一层渐变XGaN层；渐变XGaN层中X的掺杂浓度朝向GaN层方向渐变，X为In或Al。
进一步地，势阱层还包括恒定XGaN层，恒定XGaN层设置于渐变XGaN层和GaN层之间，且恒定XGaN层中X的掺杂浓度恒定。
进一步地，各渐变XGaN层中X的掺杂浓度沿朝向GaN层的方向，从1E+19匀速渐变至3E+19。
进一步地，恒定XGaN层的X掺杂浓度为1E+20～3E+20。
进一步地，势阱层的厚度为2.8～3.5nm。
进一步地，结构单元的个数为10～15个。
根据本发明的另一方面还提供了一种LED芯片，LED芯片包括依次设置的N型局限层、多量子阱结构和P型局限层，多量子阱结构为上述多量子阱结构。
根据本发明的另一方面还提供了一种上述多量子阱结构的生长方法，包括依次叠置生长多组结构单元，生长每组结构单元的步骤包括：生长势阱层，以及在势阱层上生长GaN层，生长势阱层包括：至少生长一层渐变XGaN层。
进一步地，生长每层渐变XGaN层的步骤包括：控制X源流量，使其从Y/10以流速为30.6～37.4sccm/s匀速增加至Y，以生长渐变XGaN层。
进一步地，生长势阱层还包括：在完成渐变XGaN层的生长步骤后，在最外层渐变XGaN层上生长恒定XGaN；优选生长恒定XGaN的步骤中控制X源流量恒定，且X源以流速为11.33～15.0sccm/s掺杂。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的LED芯片中多量子阱结构通过将生长掺杂量渐变的渐变XGaN层和X掺杂量恒定的恒定XGaN层作为势阱层，使得多量子阱中空穴和电子的分布中心轴重叠，提高电子向空穴跃迁的效率从而提高了LED芯片的发光效率。
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
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是现有技术LED芯片结构示意图；
图2是现有技术LED芯片结构能带示意图；
图3是本发明优选实施例LED芯片结构示意图；
图4是本发明优选实施例LED芯片结构能带示意图；以及
图5是本发明优选实施例LED芯片的发光效率结果图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
本发明提供了一种多量子阱结构，通过在多量子阱结构的结构单元中的势阱层中增设X掺杂量渐变的XGaN层使得能带中，电子和空穴的中心轴重合，从而提高多量子阱结构中电子和空穴的复合效率，从而提高LED芯片的发光效率。
本发明提供的多量子阱结构包括多组依次叠置的结构单元各结构单元中包括势阱层和GaN层，GaN层形成于势阱层的表面上，势阱层包括至少一层渐变XGaN层；渐变XGaN层中In的掺杂浓度朝向GaN层方向渐变，X为In或Al。
根据所生长势阱层中掺杂元素的不同可以用于掺杂In和掺杂Al的LED芯片生产中。无论用In进行掺杂和用Al进行掺杂原理是相同的。当势阱层中掺杂元素为Al时，多量子阱结构相同。以下以掺杂In为例进行说明，X为In。渐变XGaN层是指渐变InGaN层。恒定XGaN层是指恒定InGaN层。
此处的渐变是指In的掺杂浓度以匀速从一个相对低值变化至一个相对高值。这种渐变结构并不是通过现有的增设多层不同厚度的InGaN层来实现的。而是通过改变InGaN层中In的掺杂浓度使其内部In的掺杂浓度发生改变而获得的。现有技术中虽然设置了厚度不同的多层InGaN层，但由于每层InGaN材料的In掺杂浓度恒定，因而该结构的多量子阱层的能带还是矩形阱，对芯片中应力的改善并不能提高电子和空穴的波函数的重叠度。
根据现有技术中通过设置多层In掺杂浓度恒定的InGaN层的情况下，可以将其中的至少一层InGaN层改为In的掺杂浓度渐变的InGaN层来实现本发明。
通过增设In的掺杂浓度渐变的InGaN层，改变了多量子阱结构中的电子和空穴的波函数，使得电子和空穴波函数的中心轴更靠近，从而提高了电子和空穴的波函数的重叠度。电子波函数的平方为电子出现的概率，空穴波函数的平方为空穴的出现概率。电子和空穴的波函数重叠度越高，电子和空穴复合概率越高，复合概率提高宏观上体现为LED芯片的光输出或者光效增加。从而实现了提高含有该多量子阱结构的LED芯片的发光效率的目的。
In的掺杂浓度渐变可以按常规InGaN层的厚度和In的掺杂浓度来设计渐变，优选为匀速渐变。例如常用InGaN层的厚度为3nm左右，掺杂浓度为1E+20～3E+20，则可将渐变InGaN层按照从底部开始In掺杂浓度从1E+20匀速渐变至3E+20，并保证所得渐变InGaN层的厚度为3nm左右即可实现。
优选多量子阱结构的结构单元的势阱层还包括恒定InGaN层，恒定InGaN层设置于渐变InGaN层和GaN层之间，且恒定InGaN层中In的掺杂浓度恒定。
结构如图3，具有多量子阱结构的LED芯片包括：衬底1、缓冲GaN层2、不掺杂GaN层3、N型局限层4、多量子阱层5、P型局限层6和掺杂Mg的GaN层7。多量子阱层5中包括多组结构单元。结构单元包括InGaN层51和GaN层52。GaN层52生长于InGaN层51顶面上。InGaN层51包括依次叠置的渐变InGaN层511和恒定InGaN层512。渐变InGaN层511设置于InGaN层51的底面上。恒定InGaN层512生长于渐变InGaN层511顶面上。
按此结构设置能使得所得多量子阱结构中电子的能带和空穴的能带均形成梯形，能带示意图如图4所示。电子在量子势阱和势垒的波函数分布13集中于一端开口的倒梯形导带11上。空穴在量子势阱和势垒的波函数分布14集中于一端开口的梯形价带12上。由于采用了渐变式的渐变InGaN层使得导带11和价带12上形成斜面。恒定In掺杂浓度的恒定InGaN层512则在导带11和价带12斜面的顶面上形成平面，使得电子在量子势阱和势垒的波函数分布13和空穴在量子势阱和势垒的波函数分布14在斜面的作用下彼此中心轴靠近，从而提高了多量子阱结构中电子和空穴的复合率。
优选的，渐变InGaN层中In的掺杂浓度从渐变InGaN层的底面向上从1E+19匀速渐变至3E+19。按此浓度进行渐变能提高所得多量子阱结构中电子和空穴波函数的重合度，能进一步提高所得LED芯片的发光效率。
优选恒定InGaN层的In掺杂浓度为1E+20～3E+20。恒定InGaN层中In掺杂浓度恒定为1E+20～3E+20。按此浓度掺杂能使得能带中直角梯形结构的平面长度最优。防止由于能带中直角梯形的平面过宽，降低电子和空穴波函数的重叠度。
优选势阱层的厚度为2.8～3.5nm。势阱层包括至少一层渐变InGaN层。按此厚度设置能保证势阱层不至于过厚反而阻挡了所增加的发光效率。更优选为3～3.5nm。此时LED芯片的发光效果最优。
优选结构单元的个数为10～15个。结构单元周期性重复生长。每组结构单元之间彼此叠置。如图3所示，渐变InGaN层511在下一结构单元中就设置于GaN层52的顶面上。按此周期数生长具有该结构的多量子阱层，能使得所得LED芯片的发光效果达到最优，最大限度的增加LED芯片的发光效率。更优选为12个。
显然渐变InGaN层和恒定InGaN层也可以作为势垒层，只需将渐变InGaN层和恒定InGaN层中In的掺杂量均少于作为势阱层的相应层中In的掺杂量50～80％即可,。无论In为In还是Al均需满足此条件。此时的器件势阱层为恒定InGaN层，无论In为In还是Al均需满足此条件。如此才能保证所得器件的多量子阱结构中存在能带差，从而发挥发光效果。
本发明的另一方面还提供了一种含有上述多量子阱结构的LED芯片。包括依次叠置生长多组结构单元，生长每组结构单元的步骤包括：生长势阱层，以及在势阱层上生长GaN层，其特征在于，生长势阱层包括：至少生长一层渐变InGaN层。优选该LED芯片包括如图3所示的各个LED芯片的常规结构。LED芯片包括N型局限层4和P型局限层6，多量子阱层5设置于N型局限层4的顶面上，P型局限层6设置于多量子阱层5的顶面上。按此设置所得LED芯片的发光效率能相对未设置渐变InGaN层的芯片提高5～6％。
本发明的另一方面还提供了一种上述多量子阱结构的生长方法。该方法包括以下步骤：生长渐变InGaN层时，In源流量从Y/10以流速为30.6～37.4sccm/s匀速增加至Y。按此流速处理能获得具有In掺杂浓度渐变的渐变InGaN层。按此条件生长所得渐变InGaN层中的In掺杂浓度渐变均匀。所得多量子阱结构的能带中势垒和势阱的斜面斜度达到最优，既能保证电子和空穴的波函数重叠度最高，又不至于斜度过大导致二者过远而增加电子和空穴的复合难度。从而降低了多量子阱层的发光效率。多量子阱结构中的其他部分可以按常规方法进行生长。流速更优选为34sccm/s，此时所得LED芯片的发光效率最高。显然Y可以为常用的掺杂流量。优选当X为In时，Y为1500～1700sccm。当X为Al时，Y为112.5～155.8sccm。
优选生长恒定InGaN层时，In源流量恒定，以流速为15.93～19.47sccm/s掺杂。按此流量进行匀速掺杂，所得恒定InGaN层中In源流量恒定。能配合渐变InGaN层发挥最优的增加LED芯片出光效率作用。该方法同样可以用于以Al源为掺杂的多量子阱结构中。此时所有参数均与上相同。所用铝源为三甲基铝(TMAl)。
多量子阱结构生长方法举例包括以下步骤：
在700～750℃下，反应腔压力维持在300～400mbar，(1)同时通入流量为50000～60000sccm的NH3，流量为100～150sccm的三乙基镓(TEGa)、三甲基铟(TMIn)。其中三甲基铟(TMIn)的流量从Y/10逐渐增加Y，Y＝1500～1700sccm，生长InGaN30～50s。所得渐变XGaN层中In的掺杂浓度从1E+19渐变为3E+19。(2)然后稳定In的流量为Y(Y＝1500～1700sccm)生长100～150s的InGaN，得到恒定XGaN层。恒定XGaN层中I n的掺杂浓度为1E+20～3E+20。(1)和(2)步骤得到的InGaN层51的总厚度为2.8～3.5nm。(1)和(2)步骤中所得材料为InyGa(1～y)N(y＝0.015～0.25)。
然后升高温度至800～850℃，压力不变，同时通入流量为50000～60000sccm的NH3、流量为400～500sccm的TEGa生长10nm的GaN层52。重复上述步骤得到多量子阱结构，其中InyGa(1～y)N/GaN结构单元的周期数为10～15。
上述步骤所用参数均可用于生长掺杂Al的多量子阱结构，唯一的区别在于可将In的掺杂时的流速根据Al的摩尔质量进行换算得到。可按常规方法进行换算。即当X为Al时，Y为112.5～155.8sccm。
实施例
以下实施例和对比例中运用MOCVD(金属有机化合物化学气相沉积法)来生长LED芯片。采用高纯H2或/和高纯N2作为载气，高纯NH3作为N源，金属有机源三甲基镓(TMGa)作为镓源，三甲基铟(TMIn)作为铟源，N型掺杂剂为硅烷(SiH4)，三甲基铝(TMAl)作为铝源。P型掺杂剂为二茂镁(CP2Mg)，衬底为(0001)面的蓝宝石，反应压力在100mbar～800mbar之间。
以下实施例和对比例中所得LED芯片按相同的方法制成LED芯片。所用工艺均为本领域常用工艺。在相同工艺条件下依序镀上约2000埃ITO层，约1200埃Cr/Pt/Au电极，约400埃保护层SiO2。在相同工艺条件下研磨切割成762μm*762μm(30mi*30mil)的芯片颗粒，然后从LED芯片的相同位置上挑选150颗晶粒，采用常规封装工艺在相同的工艺条件下封装成白光LED。然后通以350mA电流驱动LED，采用积分球测定所制得的300颗LED的光电性能。
实施例1
含有该多量子阱结构的LED芯片的制备方法：
1、反应腔氢气气氛压力维持在150mbar下的1200℃下处理蓝宝石衬底10分钟；
2、降温至650℃下，反应腔压力维持在600mbar，在蓝宝石衬底上生长厚度为50nm的低温缓冲层GaN；
3、升高温度到1200℃下，反应腔压力维持在300mbar，持续生长4μm的不掺杂GaN；
4、然后持续生长掺杂Si的N型GaN，Si掺杂浓度1E+19，总厚度控制在4μm；
5、多量子阱结构的生长：(1)反应腔压力维持在400mbar，低温750℃，同时通入流量为60000sccm的NH3、流量为150sccm的TEGa。其中TMIn的流量从Y/10逐渐增加Y(Y＝1700sccm)，生长50s(流速为37.4sccm/s)的InGaN，得到渐变XGaN层，渐变XGaN层中In掺杂浓度从1E+19渐变为3E+19。(2)然后以流量稳定为1700sccm的TMIn，生长150s得到恒定XGaN层其中，In掺杂浓度3E+20。1)和(2)中所得材料均为InyGa(1～y)N(y＝0.25)，重复步骤(1)和(2)得到重复周期数为15的InGaN层51，且所得InGaN层51的厚度为2.8nm。然后升高温度至850℃，压力不变，同时通入流速为60000sccm的NH3，流速为500sccm的TEGa生长10nm的GaN层。
6、得到多量子阱结构后，再升高温度到1000℃，反应腔压力维持在400mbar，持续生长50nm的P型AlGaN层，Al掺杂浓度3E+20，Mg掺杂浓度1E+19；
7、再升高温度到950℃，反应腔压力维持在600mbar，持续生长300nm的掺镁的P型GaN层，Mg掺杂浓度1E+20；
8、最后降温至800℃，保温30分钟，接着炉内冷却，得到LED芯片1。
实施例2
含有该多量子阱结构的LED芯片的制备方法：
1、反应腔氢气气氛压力维持在100mbar下的1000℃下处理蓝宝石衬底5分钟；
2、降温至550℃下，反应腔压力维持在400mbar，在蓝宝石衬底上生长厚度为20nm的低温缓冲层GaN；
3、升高温度到1000℃下，反应腔压力维持在150mbar，持续生长2μm的不掺杂GaN；
4、然后持续生长掺杂Si的N型GaN，Si掺杂浓度5E+18，总厚度控制在2μm；
5、多量子阱结构的生长：(1)反应腔压力维持在300mbar，低温700℃，同时通入流量为50000sccm的NH3、流量为100sccm的TEGa。其中TMIn的流量从Y/10逐渐增加Y(Y＝1500sccm)，生长30s(流速为30.6sccm/s)的InGaN，得到渐变XGaN层，渐变XGaN层中In掺杂浓度从1E+19渐变为3E+19。(2)然后以流量稳定为1500sccm的TMIn，生长100s得到恒定XGaN层其中，In掺杂浓度1E+20。(1)和(2)中所得材料均为InyGa(1～y)N(y＝0.015)，重复步骤(1)和(2)得到重复周期数为10的InGaN层51，且所得InGaN层51的厚度为3.5nm。然后升高温度至800℃，压力不变，同时通入流速为50000sccm的NH3，流速为400sccm的TEGa生长10nm的GaN层。
6、得到多量子阱结构后，再升高温度到900℃，反应腔压力维持在200mbar，持续生长20nm的P型AlGaN层，Al掺杂浓度1E+20，Mg掺杂浓度5E+18；
7、再升高温度到930℃，反应腔压力维持在200mbar，持续生长100nm的掺镁的P型GaN层，Mg掺杂浓度1E+19；
8、最后降温至700℃，保温20分钟，接着炉内冷却，得到LED芯片2。
实施例3
含有该多量子阱结构的LED芯片的制备方法：
1、反应腔氢气气氛压力维持在130mbar下的1100℃下处理蓝宝石衬底6分钟；
2、降温至570℃下，反应腔压力维持在500mbar，在蓝宝石衬底上生长厚度为40nm的低温缓冲层GaN；
3、升高温度到1100℃下，反应腔压力维持在180mbar，持续生长3μm的不掺杂GaN；
4、然后持续生长掺杂Si的N型GaN，Si掺杂浓度8E+18，总厚度控制在3μm；
5、多量子阱结构的生长：(1)反应腔压力维持在350mbar，低温740℃，同时通入流量为55000sccm的NH3、流量为140sccm的TEGa。其中TMIn的流量从Y/10逐渐增加Y(Y＝1600sccm)，生长40s(流速为34sccm/s)的InGaN，得到渐变XGaN层，渐变XGaN层中In掺杂浓度从1E+19渐变为3E+19。(2)然后以流量稳定为1600sccm的TMIn，生长140s得到恒定XGaN层其中，In掺杂浓度2E+20。(1)和(2)中所得材料均为InyGa(1～y)N(y＝0.15)，重复步骤(1)和(2)得到重复周期数为12的InGaN层51，且所得InGaN层51的厚度为3.0nm。然后升高温度至840℃，压力不变，同时通入流速为55000sccm的NH3，流速为450sccm的TEGa生长10nm的GaN层。6、得到多量子阱结构后，再升高温度到950℃，反应腔压力维持在300mbar，持续生长30nm的P型AlGaN层，Al掺杂浓度2E+20，Mg掺杂浓度9E+18；
7、再升高温度到935℃，反应腔压力维持在500mbar，持续生长200nm的掺镁的P型GaN层，Mg掺杂浓度5E+19；
8、最后降温至750℃，保温25分钟，接着炉内冷却，得到LED芯片3。
实施例4
含有该多量子阱结构的LED芯片的制备方法：
1、反应腔氢气气氛压力维持在140mbar下的1150℃下处理蓝宝石衬底7分钟；
2、降温至610℃下，反应腔压力维持在550mbar，在蓝宝石衬底上生长厚度为40nm的低温缓冲层GaN；
3、升高温度到1150℃下，反应腔压力维持在170mbar，持续生长3μm的不掺杂GaN；
4、然后持续生长掺杂Si的N型GaN，Si掺杂浓度0.7E+19，总厚度控制在3μm；
5、多量子阱结构的生长：(1)反应腔压力维持在350mbar，低温710℃，同时通入流量为56000sccm的NH3、流量为120sccm的TEGa。其中TMIn的流量从Y/10逐渐增加Y(Y＝1600sccm)，生长45s(流速为34sccm/s)的InGaN，得到渐变XGaN层，渐变XGaN层中In掺杂浓度从1E+19渐变为3E+19。(2)然后以流量稳定为1650sccm的TMIn，生长130s得到恒定XGaN层其中，In掺杂浓2.51E+20。(1)和(2)中所得材料均为InyGa(1～y)N(y＝0.20)，重复步骤(1)和(2)得到重复周期数为13的InGaN层51，且所得InGaN层51的厚度3.2nm，。然后升高温度至820℃，压力不变，同时通入流速为51000sccm的NH3，流速为450sccm的TEGa生长10nm的GaN层。
6、得到多量子阱结构后，再升高温度到950℃，反应腔压力维持在300mbar，持续生长40nm的P型AlGaN层，Al掺杂浓度1.5E+20，Mg掺杂浓度8E+18；
7、再升高温度到935℃，反应腔压力维持在500mbar，持续生长200nm的掺镁的P型GaN层，Mg掺杂浓度0.7E+20；
8、最后降温至750℃，保温25分钟，接着炉内冷却，得到LED芯片4。
实施例5
与实施例1的区别在与步骤5中，多量子阱生长用Al为掺杂元素，包括以下步骤：
多量子阱结构的生长：(1)反应腔压力维持在350mbar，低温710℃，同时通入流量为56000sccm的NH3、流量为120sccm的TEGa。其中TMAl的流量从Y/10逐渐增加Y(Y＝155.8sccm)，生长45s(流速为34sccm/s)的AlGaN，得到渐变XGaN层，渐变XGaN层中Al掺杂浓度从1E+19渐变为3E+19。(2)然后以流量稳定为112.5sccm的TMAl，生长130s得到恒定AlGaN层，其中，Al掺杂浓2.51E+20。(1)和(2)中所得材料均为AlyGa(1～y)N(y＝0.20)，重复步骤(1)和(2)得到重复周期数为13的InGaN层51，且所得InGaN层51的厚度3.2nm，。然后升高温度至820℃，压力不变，同时通入流速为51000sccm的NH3，流速为450sccm的TEGa生长10nm的GaN层。得到LED芯片6。
实施例6
与实施例1的区别在与步骤5中，多量子阱生长用Al为掺杂元素，包括以下步骤：
多量子阱结构的生长：(1)反应腔压力维持在350mbar，低温710℃，同时通入流量为56000sccm的NH3、流量为120sccm的TEGa。其中TMAl的流量从Y/10逐渐增加Y(Y＝112.5sccm)，生长45s(流速为34sccm/s)的AlGaN，得到渐变XGaN层，渐变XGaN层中Al掺杂浓度从1E+19渐变为3E+19。(2)然后以流量稳定为155.8sccm的TMAl，生长130s得到恒定AlGaN层，其中，Al掺杂浓2.51E+20。(1)和(2)中所得材料均为AlyGa(1～y)N(y＝0.20)，重复步骤(1)和(2)得到重复周期数为13的InGaN层51，且所得InGaN层51的厚度3.2nm，。然后升高温度至820℃，压力不变，同时通入流速为51000sccm的NH3，流速为450sccm的TEGa生长10nm的GaN层。得到LED芯片7。
对比例1
与实施例1的区别在于未设置渐变XGaN层。得到LED芯片8。
实施例1～7和对比例1中所得LED芯片1～8制成多个晶粒后分别组装后得到150个晶粒，对其进行检测，检测每个LED芯片的平均发光亮度所得结果列于表1中。
表1 LED芯片1～8的平均发光亮度
| LED芯片编号 | 亮度/(mw) |
| 1 | 561 |
| 2 | 562 |
| 3 | 563 |
| 4 | 562 |
| 5 | 562 |
| 6 | 563 |
| 7 | 561 |
| 8 | 521 |
由表1可知，本发明提供的多量子阱结构通过设置X元素掺杂量渐变层，能将LED芯片的发光亮度提高至563mw，较未设置该渐变XGaN层的LED芯片的521mw的亮度提高较多，说明本发明提供的多量子阱结构能有效的使能带上空穴和电子的波函数的中心轴重合，从而提高所得芯片的发光效率。
将实施例1和对比例1中所得LED芯片1和LED芯片8的亮度结果散点图绘制于图5中。所得结果列于图5中。由图5可见，LED芯片1制成的LED亮度为555～565mw，而LED芯片5制成的LED亮度为521～535mw，亮度提高5～6％。说明采用本发明提供的多量子阱结构的LED芯片能使得能带上电子和空穴的波函数重叠率得到提高，从而提高了所制得LED芯片的发光效率。LED芯片2所制得的LED的亮度为555mw。LED芯片3所制得的LED的亮度为560mw。LED芯片4所制得的LED的亮度为565mw。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，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 (10)
1.一种多量子阱结构，包括多组依次叠置的结构单元，各所述结构单元中包括势阱层和GaN层，所述GaN层形成于所述势阱层的表面上，其特征在于，所述势阱层包括至少一层渐变XGaN层；所述渐变XGaN层中X的掺杂浓度朝向所述GaN层方向渐变；所述X为In或Al；所述势阱层还包括恒定XGaN层，所述恒定XGaN层设置于所述渐变XGaN层和所述GaN层之间，且所述恒定XGaN层中X的掺杂浓度恒定。
2.根据权利要求1所述的多量子阱结构，其特征在于，各所述渐变XGaN层中X的掺杂浓度沿朝向所述GaN层的方向，从1E+19匀速渐变至3E+19ions/m3。
3.根据权利要求1或2所述的多量子阱结构，所述恒定XGaN层的X掺杂浓度为1E+20～3E+20ions/m3。
4.根据权利要求3所述的多量子阱结构，其特征在于，所述势阱层的厚度为2.8～3.5nm。
5.根据权利要求3所述的多量子阱结构，其特征在于，所述结构单元的个数为10～15个。
6.一种LED芯片，所述LED芯片包括依次设置的N型局限层、多量子阱结构和P型局限层，其特征在于，所述多量子阱结构为权利要求1～5中任一项所述多量子阱结构。
7.一种权利要求1～5中任一项所述多量子阱结构的生长方法，包括依次叠置生长多组结构单元，生长每组所述结构单元的步骤包括：生长势阱层，以及在所述势阱层上生长GaN层，其特征在于，生长所述势阱层包括：至少生长一层渐变XGaN层。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，生长每层所述渐变XGaN层的步骤包括：控制X源流量，使其从Y/10以流速为30.6～37.4sccm/s匀速增加至Y，以生长所述渐变XGaN层，所述Y为目标掺杂流量，当X为In时，Y为1500～1700sccm；当X为Al时，Y为112.5～155.8sccm。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，生长所述势阱层还包括：在完成渐变XGaN层的生长步骤后，在最外层所述渐变XGaN层上生长恒定XGaN。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，生长恒定XGaN的步骤中控制X源流量恒定，且所述X源以流速为11.33～15.0sccm/s掺杂。
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