CN104091872B - Mg扩散的LED外延片、生长方法及LED结构 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种Mg扩散的LED外延片、生长方法及LED结构，该LED外延片结构从下至上依次为：衬底，GaN缓冲层，非掺杂GaN层，n型GaN层，多量子阱层，P型AlGaN层，在所述的P型AlGaN层上为渐变掺杂Mg的P型GaN层，所述的P型GaN层为进行了Mg扩散处理的GaN层。进一步提供一种LED结构。本发明的优点是：在生长完一小段渐变掺杂Mg的p型GaN后停止生长，再通入大量的Mg对前段p型GaN进行Mg的扩散处理，通过扩散的方式Mg更好地取代Ga位，同时减少了Mg-H键的形成，减少了填充类型的Mg原子，使得并入的Mg原子大部分处在Ga位，提高了处于Ga位Mg原子的比例，使得电离能低的Mg原子比例增加。
Description
技术领域
本发明属于半导体技术领域，涉及一种Mg扩散的LED外延片、生长方法及LED结构。
背景技术
氮化镓基材料，包括InGaN、GaN、AlGaN合金，为直接带隙半导体，且带隙从1.8-6.2eV连续可调，具有宽直接带隙、强化学键、耐高温、抗腐蚀等优良性能，是生产短波长高亮度发光器件、紫外光探测器和高温高频微电子器件的理想材料，广泛应用于全彩大屏幕显示，LCD背光源、信号灯、照明等领域。
公布号为CN102194939A的专利文献公布了一种氮化镓基LED外延片及其生长方法，其结构包括：衬底、氮化镓基缓冲层、非掺杂氮化镓层、n型氮化镓层、多量子阱层、p型铝镓氮层、p型氮化镓层和接触层。其生长方法包括：在1050～1250℃下在H2环境中高温净化蓝宝石衬底5～10分钟；降温至530～560℃生长20～35nm厚度的低温氮化镓基缓冲层；升温至1100～1200℃生长1～2.5μm厚度的非掺杂氮化镓层；生长1.5～3μm厚度的n型氮化镓层；降温至740～860℃，生长5～15个周期的InGaN/GaN的多量子阱层；升温至950～1080℃，生长30～120nm厚度的p型铝镓氮层；生长150～400nm厚度的p型氮化镓层。这种现有技术的显著缺点是：p型氮化镓层一般为恒定Mg的掺杂量，p层Mg的激活效率比较低约1-2％，得到的空穴浓度低，造成发光效率偏低。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种Mg扩散的LED外延片，其能够提高Mg的激活效率。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种LED外延片，其结构从下至上依次为：衬底，GaN缓冲层，非掺杂GaN层，n型GaN层，多量子阱层，P型AlGaN层，其特征在于，在所述的P型AlGaN层上为渐变掺杂Mg的P型GaN层，所述的P型GaN层为进行了Mg扩散处理的GaN层。
进一步地，所述的n型GaN层为掺杂Si的GaN层，Si掺杂浓度5E+18～1E+19atom/cm3。
进一步地，所述的多量子阱层，掺杂In后形成的化学式为InxGa(1-x)N，其中x＝0.15～0.25，In掺杂浓度1E+20～3E+20atom/cm3。
进一步地，所述的P型AlGaN层，Al掺杂浓度为1E+20～3E+20atom/cm3，Mg掺杂浓度为5E+18～1E+19atom/cm3。
进一步地，所述GaN缓冲层的厚度为20～50nm。
进一步地，所述的非掺杂GaN层的厚度为2～4μm。
进一步地，所述的n型GaN层的厚度为2～4μm。
进一步地，所述的多量子阱层，InxGa(1-x)N层的厚度为3～4nm，GaN层的厚度为10～15nm，InxGa(1-x)N/GaN多量子阱层的周期数为10～15。
进一步地，所述的P型AlGaN层的厚度为20～50nm。
进一步地，所述的渐变掺杂Mg的P型GaN层的厚度为100～300nm。
进一步地，所述的渐变掺杂Mg的P型GaN层，Mg的掺杂浓度由1E+19atom/cm3均匀的变化到1E+20atom/cm3，或者Mg的掺杂浓度由1E+20atom/cm3均匀的变化到1E+19atom/cm3。
本发明的又一目的在于提供一种Mg扩散的LED外延片的生长方法，依次进行以下生长步骤：a.在1000～1200℃，反应腔压力维持在75～150mbar的氢气气氛下高温处理蓝宝石衬底5～10分钟；b.降温至550～650℃，反应腔压力维持在400～600mbar，在蓝宝石衬底上生长厚度为20～50nm的低温GaN缓冲层；c.升温至1000～1200℃，反应腔压力维持在150～300mbar，持续生长厚度为2～4μm的非掺杂GaN层；d.生长厚度为2～4μm的n型GaN层；e.反应腔压力维持在300～400mbar，降温至700～750℃生长掺杂In的厚度为3～4nm的InxGa(1-x)N层，升温至800～850℃生长厚度为10～15nm的GaN层，InxGa(1-x)N/GaN多量子阱层的周期数为10～15；f.升温至900-1000℃，反应腔压力维持在200～400mbar，生长厚度为20～50nm的P型AlGaN层；g.生长5～10nm的渐变掺杂Mg的P型GaN层，然后停止生长，再对P型GaN层进行Mg扩散处理；h.降温至700～800℃，保温20～30min，接着炉内冷却。
进一步地，步骤d：掺杂Si的n型GaN层，Si掺杂浓度5E+18～1E+19atom/cm3。
进一步地，步骤e：所述的InxGa(1-x)N层，x＝0.15～0.25，In掺杂浓度1E+20～3E+20atom/cm3。
进一步地，步骤f：所述的P型AlGaN层，Al掺杂浓度为1E+20～3E+20atom/cm3，Mg掺杂浓度为5E+18～1E+19atom/cm3。
进一步地，步骤g包括：1)升温至930～950℃，反应腔压力维持在200～600mbar，生长5～10nm的渐变掺杂Mg的P型GaN层，生长时间为15～20s：Mg的掺杂浓度由1E+19atom/cm3均匀的变化到1E+20atom/cm3，或者Mg的掺杂浓度由1E+20atom/cm3均匀的变化到1E+19atom/cm3；2)停止生长，停止通入TMGa，保持Cp2Mg和NH3气的通入，时间为15～20s；1)和2)交替进行，周期数控制在20～30个，该层总厚度维持在100～300nm。
本发明的另一目的在于提供一种LED结构，包括衬底，设置在所述衬底上的外延片，以及设置在所述外延片上的P电极和N电极，其特征在于，所述的外延片为Mg扩散的LED外延片。
本发明的有益效果为：本发明的生长方法中，在生长完一小段渐变掺杂Mg的p型GaN后停止生长，再通入大量的Mg对前段p型GaN进行Mg的扩散处理，通过扩散的方式Mg更好地取代Ga位，同时减少了Mg-H键的形成，减少了填充类型的Mg原子，使得并入的Mg原子大部分处在Ga位，提高了处于Ga位Mg原子的比例，使得电离能低的Mg原子比例增加，Mg的电离率相应增加，另一方面通过扩散的方式，取代Ga位的Mg比例增加，该类Mg原子键位饱和Mg和H键结合的几率减少，Mg的电离率相应的提高。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是本发明的Mg扩散的LED外延片的结构示意图；
图2是本发明与现有技术对比的试验一的LED亮度试验数据分布示意图；
图3是本发明与现有技术对比的试验二的LED亮度试验数据分布示意图。
附图标记示意：
100—衬底，102—低温GaN缓冲层，103—非掺杂GaN层
104—n型GaN层，105—多量子阱层，107—P型AlGaN层
109—渐变掺杂Mg并进行扩散处理的P型GaN层
具体实施方式
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性耦接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电性耦接于所述第二装置，或通过其他装置或耦接手段间接地电性耦接至所述第二装置。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
实施例1
本发明采用金属有机物化学气相沉积法(MOCVD，MetalorganicChemical Vapor Deposition)生长，优选地，衬底选用(0001)晶向的蓝宝石，高纯H2或高纯N2或高纯H2和高纯N2的混合气体作为载气，金属有机源和氮源分别是三甲基镓(TMGa)、三甲基铟(TMIn)、三乙基镓(TEGa)、三甲基铝(TMAl)和氨气(NH3)，n型掺杂剂为硅烷(SiH4)，p型掺杂剂为二茂镁(Cp2Mg)。
所述的Mg扩散的LED外延片的生长方法，依次进行以下生长步骤：
a.在1000～1200℃，反应腔压力维持在75～150mbar的氢气气氛下高温处理蓝宝石衬底5～10分钟；
b.降温至550～650℃，反应腔压力维持在400～600mbar，在蓝宝石衬底上生长厚度为21nm的低温GaN缓冲层；
c.升温至1000～1200℃，反应腔压力维持在150～300mbar，持续生长厚度为4μm的非掺杂GaN层；
d.生长厚度为2μm的n型GaN层；
e.反应腔压力维持在300～400mbar，降温至700～750℃生长掺杂In的厚度为3.8nm的InxGa(1-x)N层，升温至800～850℃生长厚度为10nm的GaN层，InxGa(1-x)N/GaN多量子阱层的周期数为10；
f.升温至900～1000℃，反应腔压力维持在200～400mbar，生长厚度为25nm的P型AlGaN层；
g.生长5nm的渐变掺杂Mg的P型GaN层，然后停止生长，再对P型GaN层进行Mg扩散处理；
h.降温至700～800℃，保温20～30min，接着炉内冷却。
优选地，步骤d：掺杂Si的n型GaN层，Si掺杂浓度5E+18atom/cm3。
优选地，步骤e：所述的InxGa(1-x)N层，x＝0.15～0.25，In掺杂浓度1E+20atom/cm3。
优选地，步骤f：所述的P型AlGaN层，Al掺杂浓度为3E+20atom/cm3，Mg掺杂浓度为1E+19atom/cm3。
优选地，步骤g包括：1)升温至930～950℃，反应腔压力维持在200～600mbar，生长9.5nm的渐变掺杂Mg的P型GaN层，生长时间为15～20s：Mg的掺杂浓度由1E+19atom/cm3均匀的变化到1E+20atom/cm3，或者Mg的掺杂浓度由1E+20atom/cm3均匀的变化到1E+19atom/cm3；2)停止生长，停止通入TMGa，保持Cp2Mg和NH3气的通入，时间为15～20s；1)和2)交替进行，周期数控制在20～30个，该层总厚度维持在100～300nm。
本发明还提供一种LED结构，包括衬底，设置在所述衬底上的外延片，以及设置在所述外延片上的P电极和N电极，其特征在于，所述的外延片为Mg扩散的LED外延片。
实施例2
Mg扩散的LED外延片的生长方法，依次进行以下生长步骤：
a.在1000～1200℃，反应腔压力维持在150mbar的氢气气氛下高温处理蓝宝石衬底5～10分钟；
b.降温至550～650℃，反应腔压力维持在430mbar，在蓝宝石衬底上生长厚度为50nm的低温GaN缓冲层；
c.升温至1100℃，反应腔压力维持在150～300mbar，持续生长厚度为2.8μm的非掺杂GaN层；
d.生长厚度为3.9μm的n型GaN层；
e.反应腔压力维持在379mbar，降温至700℃生长掺杂In的厚度为3.1nm的InxGa(1-x)N层，升温至850℃生长厚度为14.3nm的GaN层，InxGa(1-x)N/GaN多量子阱层的周期数为13；
f.升温至905℃，反应腔压力维持在400mbar，生长厚度为50nm的P型AlGaN层；
g.生长5.5nm的渐变掺杂Mg的P型GaN层，然后停止生长，再对P型GaN层进行Mg扩散处理；
h.降温至730℃，保温20～30min，接着炉内冷却。
优选地，步骤d：掺杂Si的n型GaN层，Si掺杂浓度1E+19atom/cm3。
优选地，步骤e：所述的InxGa(1-x)N层，x＝0.15～0.25，In掺杂浓度3E+20atom/cm3。
优选地，步骤f：所述的P型AlGaN层，Al掺杂浓度为1E+20atom/cm3，Mg掺杂浓度为5E+18atom/cm3。
优选地，步骤g包括：1)升温至950℃，反应腔压力维持在600mbar，生长7.4nm的渐变掺杂Mg的P型GaN层，生长时间为15～20s：Mg的掺杂浓度由1E+19atom/cm3均匀的变化到1E+20atom/cm3，或者Mg的掺杂浓度由1E+20atom/cm3均匀的变化到1E+19atom/cm3；2)停止生长，停止通入TMGa，保持Cp2Mg和NH3气的通入，时间为15～20s；1)和2)交替进行，周期数控制在20～30个，该层总厚度维持在100～300nm。
本发明还提供一种LED结构，包括衬底，设置在所述衬底上的外延片，以及设置在所述外延片上的P电极和N电极，其特征在于，所述的外延片为Mg扩散的LED外延片。
实施例3
Mg扩散的LED外延片的生长方法，依次进行以下生长步骤：
a.在1000～1200℃，反应腔压力维持在86mbar的氢气气氛下高温处理蓝宝石衬底5～10分钟；
b.降温至550～650℃，反应腔压力维持在600mbar，在蓝宝石衬底上生长厚度为38nm的低温GaN缓冲层；
c.升温至1100℃，反应腔压力维持在250mbar，持续生长厚度为2.5μm的非掺杂GaN层；
d.生长厚度为2μm的n型GaN层；
e.反应腔压力维持在400mbar，降温至700～750℃生长掺杂In的厚度为3nm的InxGa(1-x)N层，升温至800～850℃生长厚度为13nm的GaN层，InxGa(1-x)N/GaN多量子阱层的周期数为15；
f.升温至900～1000℃，反应腔压力维持在200～400mbar，生长厚度为22nm的P型AlGaN层；
g.生长10nm的渐变掺杂Mg的P型GaN层，然后停止生长，再对P型GaN层进行Mg扩散处理；
h.降温至700～800℃，保温20～30min，接着炉内冷却。
优选地，步骤d：掺杂Si的n型GaN层，Si掺杂浓度5E+18atom/cm3。
优选地，步骤e：所述的InxGa(1-x)N层，x＝0.15～0.25，In掺杂浓度1E+20atom/cm3。
优选地，步骤f：所述的P型AlGaN层，Al掺杂浓度为3E+20atom/cm3，Mg掺杂浓度为5E+18atom/cm3。
优选地，步骤g包括：1)升温至930～950℃，反应腔压力维持在200～600mbar，生长9.5nm的渐变掺杂Mg的P型GaN层，生长时间为15～20s：Mg的掺杂浓度由1E+19atom/cm3均匀的变化到1E+20atom/cm3，或者Mg的掺杂浓度由1E+20atom/cm3均匀的变化到1E+19atom/cm3；2)停止生长，停止通入TMGa，保持Cp2Mg和NH3气的通入，时间为15～20s；1)和2)交替进行，周期数控制在25个，该层总厚度维持在100～300nm。
本发明还提供一种LED结构，包括衬底，设置在所述衬底上的外延片，以及设置在所述外延片上的P电极和N电极，其特征在于，所述的外延片为Mg扩散的LED外延片。
实施例4
Mg扩散的LED外延片的生长方法，依次进行以下生长步骤：
a.在1000～1200℃，反应腔压力维持在100～150mbar的氢气气氛下高温处理蓝宝石衬底5～10分钟；
b.降温至550～650℃，反应腔压力维持在405～590mbar，在蓝宝石衬底上生长厚度为50nm的低温GaN缓冲层；
c.升温至1000～1200℃，反应腔压力维持在170～300mbar，持续生长厚度为4μm的非掺杂GaN层；
d.生长厚度为2μm的n型GaN层；
e.反应腔压力维持在300～390mbar，降温至700～750℃生长掺杂In的厚度为3nm的InxGa(1-x)N层，升温至800～850℃生长厚度为10nm的GaN层，InxGa(1-x)N/GaN多量子阱层的周期数为11；
f.升温至900～1000℃，反应腔压力维持在200～400mbar，生长厚度为29nm的P型AlGaN层；
g.生长5nm的渐变掺杂Mg的P型GaN层，然后停止生长，再对P型GaN层进行Mg扩散处理；
h.降温至700～800℃，保温20～30min，接着炉内冷却。
优选地，步骤d：掺杂Si的n型GaN层，Si掺杂浓度5E+18～1E+19atom/cm3。
优选地，步骤e：所述的InxGa(1-x)N层，x＝0.15～0.25，In掺杂浓度1E+20～3E+20atom/cm3。
优选地，步骤f：所述的P型AlGaN层，Al掺杂浓度为1E+20～3E+20atom/cm3，Mg掺杂浓度为5E+18～1E+19atom/cm3。
优选地，步骤g包括：1)升温至930～950℃，反应腔压力维持在200～600mbar，生长5～10nm的渐变掺杂Mg的P型GaN层，生长时间为15～20s：Mg的掺杂浓度由1E+19atom/cm3均匀的变化到1E+20atom/cm3，或者Mg的掺杂浓度由1E+20atom/cm3均匀的变化到1E+19atom/cm3；2)停止生长，停止通入TMGa，保持Cp2Mg和NH3气的通入，时间为15～20s；1)和2)交替进行，周期数控制在20～30个，该层总厚度维持在100～300nm。
本发明还提供一种LED结构，包括衬底，设置在所述衬底上的外延片，以及设置在所述外延片上的P电极和N电极，其特征在于，所述的外延片为Mg扩散的LED外延片。
实施例5
Mg扩散的LED外延片的生长方法，依次进行以下生长步骤：
a.在1000～1200℃，反应腔压力维持在100mbar的氢气气氛下高温处理蓝宝石衬底5～10分钟；
b.降温至550～650℃，反应腔压力维持在500mbar，在蓝宝石衬底上生长厚度为50nm的低温GaN缓冲层；
c.升温至1000～1200℃，反应腔压力维持在150～300mbar，持续生长厚度为2μm的非掺杂GaN层；
d.生长厚度为2.2μm的n型GaN层；
e.反应腔压力维持在300～400mbar，降温至750℃生长掺杂In的厚度为3nm的InxGa(1-x)N层，升温至850℃生长厚度为10nm的GaN层，InxGa(1-x)N/GaN多量子阱层的周期数为10～14；
f.升温至900～1000℃，反应腔压力维持在200～400mbar，生长厚度为20nm的P型AlGaN层；
g.生长5.9nm的渐变掺杂Mg的P型GaN层，然后停止生长，再对P型GaN层进行Mg扩散处理；
h.降温至700～800℃，保温20～30min，接着炉内冷却。
优选地，步骤d：掺杂Si的n型GaN层，Si掺杂浓度1E+19atom/cm3。
优选地，步骤e：所述的InxGa(1-x)N层，x＝0.15～0.25，In掺杂浓度1E+20atom/cm3。
优选地，步骤f：所述的P型AlGaN层，Al掺杂浓度为1E+20～3E+20atom/cm3，Mg掺杂浓度为5E+18～1E+19atom/cm3。
优选地，步骤g包括：1)升温至930～950℃，反应腔压力维持在250mbar，生长5～10nm的渐变掺杂Mg的P型GaN层，生长时间为15～20s：Mg的掺杂浓度由1E+19atom/cm3均匀的变化到1E+20atom/cm3，或者Mg的掺杂浓度由1E+20atom/cm3均匀的变化到1E+19atom/cm3；2)停止生长，停止通入TMGa，保持Cp2Mg和NH3气的通入，时间为15～20s；1)和2)交替进行，周期数控制在30个，该层总厚度维持在100～300nm。
本发明还提供一种LED结构，包括衬底，设置在所述衬底上的外延片，以及设置在所述外延片上的P电极和N电极，其特征在于，所述的外延片为Mg扩散的LED外延片。
实施例6
Mg扩散的LED外延片的生长方法，依次进行以下生长步骤：
a.在1000～1200℃，反应腔压力维持在75～150mbar的氢气气氛下高温处理蓝宝石衬底5～10分钟；
b.降温至550～650℃，反应腔压力维持在400～600mbar，在蓝宝石衬底上生长厚度为45nm的低温GaN缓冲层；
c.升温至1000～1200℃，反应腔压力维持在150～300mbar，持续生长厚度为4μm的非掺杂GaN层；
d.生长厚度为4μm的n型GaN层；
e.反应腔压力维持在300～400mbar，降温至700～750℃生长掺杂In的厚度为3nm的InxGa(1-x)N层，升温至800～850℃生长厚度为15nm的GaN层，InxGa(1-x)N/GaN多量子阱层的周期数为15；
f.升温至900～1000℃，反应腔压力维持在200～400mbar，生长厚度为50nm的P型AlGaN层；
g.生长10nm的渐变掺杂Mg的P型GaN层，然后停止生长，再对P型GaN层进行Mg扩散处理；
h.降温至700～800℃，保温20～30min，接着炉内冷却。
优选地，步骤d：掺杂Si的n型GaN层，Si掺杂浓度5E+18～1E+19atom/cm3。
优选地，步骤e：所述的InxGa(1-x)N层，x＝0.15～0.25，In掺杂浓度1E+20～3E+20atom/cm3。
优选地，步骤f：所述的P型AlGaN层，Al掺杂浓度为1E+20～3E+20atom/cm3，Mg掺杂浓度为5E+18～1E+19atom/cm3。
优选地，步骤g包括：1)升温至930～950℃，反应腔压力维持在200～600mbar，生长7～10nm的渐变掺杂Mg的P型GaN层，生长时间为15～20s：Mg的掺杂浓度由1E+19atom/cm3均匀的变化到1E+20atom/cm3，或者Mg的掺杂浓度由1E+20atom/cm3均匀的变化到1E+19atom/cm3；2)停止生长，停止通入TMGa，保持Cp2Mg和NH3气的通入，时间为15～20s；1)和2)交替进行，周期数控制在28个，该层总厚度维持在100～300nm。
本发明还提供一种LED结构，包括衬底，设置在所述衬底上的外延片，以及设置在所述外延片上的P电极和N电极，其特征在于，所述的外延片为Mg扩散的LED外延片。
实施例7
Mg扩散的LED外延片的生长方法，依次进行以下生长步骤：
a.在1000～1200℃，反应腔压力维持在150mbar的氢气气氛下高温处理蓝宝石衬底5～10分钟；
b.降温至550～650℃，反应腔压力维持在600mbar，在蓝宝石衬底上生长厚度为20～50nm的低温GaN缓冲层；
c.升温至1000～1200℃，反应腔压力维持在300mbar，持续生长厚度为2～3.9μm的非掺杂GaN层；
d.生长厚度为2.1～4μm的n型GaN层；
e.反应腔压力维持在400mbar，降温至700～750℃生长掺杂In的厚度为4nm的InxGa(1-x)N层，升温至800～850℃生长厚度为13nm的GaN层，InxGa(1-x)N/GaN多量子阱层的周期数为14；
f.升温至900～1000℃，反应腔压力维持在370mbar，生长厚度为50nm的P型AlGaN层；
g.生长10nm的渐变掺杂Mg的P型GaN层，然后停止生长，再对P型GaN层进行Mg扩散处理；
h.降温至700～800℃，保温20～30min，接着炉内冷却。
优选地，步骤d：掺杂Si的n型GaN层，Si掺杂浓度1E+19atom/cm3。
优选地，步骤e：所述的InxGa(1-x)N层，x＝0.15～0.25，In掺杂浓度1E+20～3E+20atom/cm3。
优选地，步骤f：所述的P型AlGaN层，Al掺杂浓度为1E+20atom/cm3，Mg掺杂浓度为5E+18atom/cm3。
优选地，步骤g包括：1)升温至930～950℃，反应腔压力维持在200mbar，生长5～10nm的渐变掺杂Mg的P型GaN层，生长时间为15～20s：Mg的掺杂浓度由1E+19atom/cm3均匀的变化到1E+20atom/cm3，或者Mg的掺杂浓度由1E+20atom/cm3均匀的变化到1E+19atom/cm3；2)停止生长，停止通入TMGa，保持Cp2Mg和NH3气的通入，时间为15～20s；1)和2)交替进行，周期数控制在23个，该层总厚度维持在100～300nm。
本发明还提供一种LED结构，包括衬底，设置在所述衬底上的外延片，以及设置在所述外延片上的P电极和N电极，其特征在于，所述的外延片为Mg扩散的LED外延片。
实施例8
Mg扩散的LED外延片的生长方法，依次进行以下生长步骤：
a.在1000～1200℃，反应腔压力维持在75～150mbar的氢气气氛下高温处理蓝宝石衬底5～10分钟；
b.降温至550～650℃，反应腔压力维持在400～600mbar，在蓝宝石衬底上生长厚度为50nm的低温GaN缓冲层；
c.升温至1000～1200℃，反应腔压力维持在150～300mbar，持续生长厚度为3.7μm的非掺杂GaN层；
d.生长厚度为4μm的n型GaN层；
e.反应腔压力维持在300～400mbar，降温至700～750℃生长掺杂In的厚度为3nm的InxGa(1-x)N层，升温至800～850℃生长厚度为10nm的GaN层，InxGa(1-x)N/GaN多量子阱层的周期数为10；
f.升温至900～1000℃，反应腔压力维持在200～400mbar，生长厚度为31nm的P型AlGaN层；
g.生长5.5nm的渐变掺杂Mg的P型GaN层，然后停止生长，再对P型GaN层进行Mg扩散处理；
h.降温至700～800℃，保温20～30min，接着炉内冷却。
优选地，步骤d：掺杂Si的n型GaN层，Si掺杂浓度5E+18atom/cm3。
优选地，步骤e：所述的InxGa(1-x)N层，x＝0.15～0.25，In掺杂浓度3E+20atom/cm3。
优选地，步骤f：所述的P型AlGaN层，Al掺杂浓度为1E+20atom/cm3，Mg掺杂浓度为1E+19atom/cm3。
优选地，步骤g包括：1)升温至930～950℃，反应腔压力维持在200～600mbar，生长5～10nm的渐变掺杂Mg的P型GaN层，生长时间为15～20s：Mg的掺杂浓度由1E+19atom/cm3均匀的变化到1E+20atom/cm3，或者Mg的掺杂浓度由1E+20atom/cm3均匀的变化到1E+19atom/cm3；2)停止生长，停止通入TMGa，保持Cp2Mg和NH3气的通入，时间为15～20s；1)和2)交替进行，周期数控制在30个，该层总厚度维持在100～300nm。
本发明还提供一种LED结构，包括衬底，设置在所述衬底上的外延片，以及设置在所述外延片上的P电极和N电极，其特征在于，所述的外延片为Mg扩散的LED外延片。
实施例9
Mg扩散的LED外延片的生长方法，依次进行以下生长步骤：
a.在1000～1200℃，反应腔压力维持在75～150mbar的氢气气氛下高温处理蓝宝石衬底5～10分钟；
b.降温至550～650℃，反应腔压力维持在400～600mbar，在蓝宝石衬底上生长厚度为48nm的低温GaN缓冲层；
c.升温至1000～1200℃，反应腔压力维持在150～300mbar，持续生长厚度为3.8μm的非掺杂GaN层；
d.生长厚度为3.9μm的n型GaN层；
e.反应腔压力维持在300～400mbar，降温至700～750℃生长掺杂In的厚度为3.8nm的InxGa(1-x)N层，升温至800～850℃生长厚度为14.8nm的GaN层，InxGa(1-x)N/GaN多量子阱层的周期数为11；
f.升温至900～1000℃，反应腔压力维持在200～400mbar，生长厚度为48nm的P型AlGaN层；
g.生长10nm的渐变掺杂Mg的P型GaN层，然后停止生长，再对P型GaN层进行Mg扩散处理；
h.降温至700～800℃，保温20～30min，接着炉内冷却。
优选地，步骤d：掺杂Si的n型GaN层，Si掺杂浓度5E+18atom/cm3。
优选地，步骤e：所述的InxGa(1-x)N层，x＝0.15～0.25，In掺杂浓度3E+20atom/cm3。
优选地，步骤f：所述的P型AlGaN层，Al掺杂浓度为1E+20～3E+20atom/cm3，Mg掺杂浓度为5E+18atom/cm3。
优选地，步骤g包括：1)升温至930～950℃，反应腔压力维持在200～600mbar，生长5～10nm的渐变掺杂Mg的P型GaN层，生长时间为15～20s：Mg的掺杂浓度由1E+19atom/cm3均匀的变化到1E+20atom/cm3，或者Mg的掺杂浓度由1E+20atom/cm3均匀的变化到1E+19atom/cm3；2)停止生长，停止通入TMGa，保持Cp2Mg和NH3气的通入，时间为15～20s；1)和2)交替进行，周期数控制在20个，该层总厚度维持在100～300nm。
本发明还提供一种LED结构，包括衬底，设置在所述衬底上的外延片，以及设置在所述外延片上的P电极和N电极，其特征在于，所述的外延片为Mg扩散的LED外延片。
实施例10
Mg扩散的LED外延片的生长方法，依次进行以下生长步骤：
a.在1000～1200℃，反应腔压力维持在75mbar的氢气气氛下高温处理蓝宝石衬底5～10分钟；
b.降温至550～650℃，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GaN缓冲层；
c.升温至1000～1200℃，反应腔压力维持在150mbar，持续生长厚度为2μm的非掺杂GaN层；
d.生长厚度为2μm的n型GaN层；
e.反应腔压力维持在400mbar，降温至700～750℃生长掺杂In的厚度为3nm的InxGa(1-x)N层，升温至800～850℃生长厚度为10nm的GaN层，InxGa(1-x)N/GaN多量子阱层的周期数为12；
f.升温至900～1000℃，反应腔压力维持在220mbar，生长厚度为21nm的P型AlGaN层；
g.生长5.9nm的渐变掺杂Mg的P型GaN层，然后停止生长，再对P型GaN层进行Mg扩散处理；
h.降温至700～800℃，保温20～30min，接着炉内冷却。
优选地，步骤d：掺杂Si的n型GaN层，Si掺杂浓度1E+19atom/cm3。
优选地，步骤e：所述的InxGa(1-x)N层，x＝0.15～0.25，In掺杂浓度3E+20atom/cm3。
优选地，步骤f：所述的P型AlGaN层，Al掺杂浓度为1E+20～3E+20atom/cm3，Mg掺杂浓度为5E+18～1E+19atom/cm3。
优选地，步骤g包括：1)升温至930～950℃，反应腔压力维持在200～600mbar，生长5～10nm的渐变掺杂Mg的P型GaN层，生长时间为15～20s：Mg的掺杂浓度由1E+19atom/cm3均匀的变化到1E+20atom/cm3，或者Mg的掺杂浓度由1E+20atom/cm3均匀的变化到1E+19atom/cm3；2)停止生长，停止通入TMGa，保持Cp2Mg和NH3气的通入，时间为15～20s；1)和2)交替进行，周期数控制在20个，该层总厚度维持在100～300nm。
本发明还提供一种LED结构，包括衬底，设置在所述衬底上的外延片，以及设置在所述外延片上的P电极和N电极，其特征在于，所述的外延片为Mg扩散的LED外延片。
实施例11
Mg扩散的LED外延片的生长方法，依次进行以下生长步骤：
a.在1000～1200℃，反应腔压力维持在145mbar的氢气气氛下高温处理蓝宝石衬底5～10分钟；
b.降温至550～650℃，反应腔压力维持在500mbar，在蓝宝石衬底上生长厚度为20nm的低温GaN缓冲层；
c.升温至1000～1200℃，反应腔压力维持在290mbar，持续生长厚度为2μm的非掺杂GaN层；
d.生长厚度为2μm的n型GaN层；
e.反应腔压力维持在300mbar，降温至700～750℃生长掺杂In的厚度为3nm的InxGa(1-x)N层，升温至800～850℃生长厚度为10nm的GaN层，InxGa(1-x)N/GaN多量子阱层的周期数为10；
f.升温至900～1000℃，反应腔压力维持在200mbar，生长厚度为20～50nm的P型AlGaN层；
g.生长10nm的渐变掺杂Mg的P型GaN层，然后停止生长，再对P型GaN层进行Mg扩散处理；
h.降温至700～800℃，保温20～30min，接着炉内冷却。
优选地，步骤d：掺杂Si的n型GaN层，Si掺杂浓度1E+19atom/cm3。
优选地，步骤e：所述的InxGa(1-x)N层，x＝0.15～0.25，In掺杂浓度1E+20atom/cm3。
优选地，步骤f：所述的P型AlGaN层，Al掺杂浓度为1E+20～3E+20atom/cm3，Mg掺杂浓度为5E+18～1E+19atom/cm3。
优选地，步骤g包括：1)升温至930～950℃，反应腔压力维持在200～600mbar，生长10nm的渐变掺杂Mg的P型GaN层，生长时间为15～20s：Mg的掺杂浓度由1E+19atom/cm3均匀的变化到1E+20atom/cm3，或者Mg的掺杂浓度由1E+20atom/cm3均匀的变化到1E+19atom/cm3；2)停止生长，停止通入TMGa，保持Cp2Mg和NH3气的通入，时间为15～20s；1)和2)交替进行，周期数控制在30个，该层总厚度维持在100～300nm。
本发明还提供一种LED结构，包括衬底，设置在所述衬底上的外延片，以及设置在所述外延片上的P电极和N电极，其特征在于，所述的外延片为Mg扩散的LED外延片。
实施例12
Mg扩散的LED外延片的生长方法，依次进行以下生长步骤：
a.在1000～1200℃，反应腔压力维持在77mbar的氢气气氛下高温处理蓝宝石衬底5～10分钟；
b.降温至550～650℃，反应腔压力维持在430mbar，在蓝宝石衬底上生长厚度为50nm的低温GaN缓冲层；
c.升温至1000～1200℃，反应腔压力维持在150mbar，持续生长厚度为2μm的非掺杂GaN层；
d.生长厚度为2μm的n型GaN层；
e.反应腔压力维持在300mbar，降温至700～750℃生长掺杂In的厚度为3nm的InxGa(1-x)N层，升温至800～850℃生长厚度为10nm的GaN层，InxGa(1-x)N/GaN多量子阱层的周期数为15；
f.升温至900～1000℃，反应腔压力维持在200mbar，生长厚度为50nm的P型AlGaN层；
g.生长5nm的渐变掺杂Mg的P型GaN层，然后停止生长，再对P型GaN层进行Mg扩散处理；
h.降温至700～800℃，保温20～30min，接着炉内冷却。
优选地，步骤d：掺杂Si的n型GaN层，Si掺杂浓度5E+18～1E+19atom/cm3。
优选地，步骤e：所述的InxGa(1-x)N层，x＝0.15～0.25，In掺杂浓度1E+20～3E+20atom/cm3。
优选地，步骤f：所述的P型AlGaN层，Al掺杂浓度为1E+20～3E+20atom/cm3，Mg掺杂浓度为5E+18～1E+19atom/cm3。
优选地，步骤g包括：1)升温至930～950℃，反应腔压力维持在200～600mbar，生长10nm的渐变掺杂Mg的P型GaN层，生长时间为15～20s：Mg的掺杂浓度由1E+19atom/cm3均匀的变化到1E+20atom/cm3，或者Mg的掺杂浓度由1E+20atom/cm3均匀的变化到1E+19atom/cm3；2)停止生长，停止通入TMGa，保持Cp2Mg和NH3气的通入，时间为15～20s；1)和2)交替进行，周期数控制在20个，该层总厚度维持在100～300nm。
本发明还提供一种LED结构，包括衬底，设置在所述衬底上的外延片，以及设置在所述外延片上的P电极和N电极，其特征在于，所述的外延片为Mg扩散的LED外延片。
实施例13
Mg扩散的LED外延片的生长方法，依次进行以下生长步骤：
a.在1000～1200℃，反应腔压力维持在150mbar的氢气气氛下高温处理蓝宝石衬底5～10分钟；
b.降温至550～650℃，反应腔压力维持在600mbar，在蓝宝石衬底上生长厚度为20nm的低温GaN缓冲层；
c.升温至1000～1200℃，反应腔压力维持在300mbar，持续生长厚度为2μm的非掺杂GaN层；
d.生长厚度为2μm的n型GaN层；
e.反应腔压力维持在300mbar，降温至700～750℃生长掺杂In的厚度为3nm的InxGa(1-x)N层，升温至800～850℃生长厚度为10nm的GaN层，InxGa(1-x)N/GaN多量子阱层的周期数为10；
f.升温至900～1000℃，反应腔压力维持在200mbar，生长厚度为20nm的P型AlGaN层；
g.生长5～10nm的渐变掺杂Mg的P型GaN层，然后停止生长，再对P型GaN层进行Mg扩散处理；
h.降温至700～800℃，保温20～30min，接着炉内冷却。
优选地，步骤d：掺杂Si的n型GaN层，Si掺杂浓度5E+18atom/cm3。
优选地，步骤e：所述的InxGa(1-x)N层，x＝0.15～0.25，In掺杂浓度3E+20atom/cm3。
优选地，步骤f：所述的P型AlGaN层，Al掺杂浓度为1E+20atom/cm3，Mg掺杂浓度为1E+19atom/cm3。
优选地，步骤g包括：1)升温至930～950℃，反应腔压力维持在200～600mbar，生长5～10nm的渐变掺杂Mg的P型GaN层，生长时间为15～20s：Mg的掺杂浓度由1E+19atom/cm3均匀的变化到1E+20atom/cm3，或者Mg的掺杂浓度由1E+20atom/cm3均匀的变化到1E+19atom/cm3；2)停止生长，停止通入TMGa，保持Cp2Mg和NH3气的通入，时间为15～20s；1)和2)交替进行，周期数控制在30个，该层总厚度维持在100～300nm。
本发明还提供一种LED结构，包括衬底，设置在所述衬底上的外延片，以及设置在所述外延片上的P电极和N电极，其特征在于，所述的外延片为Mg扩散的LED外延片。
实施例14
Mg扩散的LED外延片的生长方法，依次进行以下生长步骤：
a.在1000～1200℃，反应腔压力维持在150mbar的氢气气氛下高温处理蓝宝石衬底5～10分钟；
b.降温至550～650℃，反应腔压力维持在400mbar，在蓝宝石衬底上生长厚度为20～50nm的低温GaN缓冲层；
c.升温至1000～1200℃，反应腔压力维持在150mbar，持续生长厚度为2～4μm的非掺杂GaN层；
d.生长厚度为2～4μm的n型GaN层；
e.反应腔压力维持在310mbar，降温至700～750℃生长掺杂In的厚度为3nm的InxGa(1-x)N层，升温至800～850℃生长厚度为15nm的GaN层，InxGa(1-x)N/GaN多量子阱层的周期数为10；
f.升温至900～1000℃，反应腔压力维持在200～400mbar，生长厚度为50nm的P型AlGaN层；
g.生长10nm的渐变掺杂Mg的P型GaN层，然后停止生长，再对P型GaN层进行Mg扩散处理；
h.降温至700～800℃，保温20～30min，接着炉内冷却。
优选地，步骤d：掺杂Si的n型GaN层，Si掺杂浓度5E+18～1E+19atom/cm3。
优选地，步骤e：所述的InxGa(1-x)N层，x＝0.15～0.25，In掺杂浓度1E+20～3E+20atom/cm3。
优选地，步骤f：所述的P型AlGaN层，Al掺杂浓度为1E+20～3E+20atom/cm3，Mg掺杂浓度为5E+18～1E+19atom/cm3。
优选地，步骤g包括：1)升温至930～950℃，反应腔压力维持在200mbar，生长5～10nm的渐变掺杂Mg的P型GaN层，生长时间为15～20s：Mg的掺杂浓度由1E+19atom/cm3均匀的变化到1E+20atom/cm3，或者Mg的掺杂浓度由1E+20atom/cm3均匀的变化到1E+19atom/cm3；2)停止生长，停止通入TMGa，保持Cp2Mg和NH3气的通入，时间为15～20s；1)和2)交替进行，周期数控制在20个，该层总厚度维持在100～300nm。
本发明还提供一种LED结构，包括衬底，设置在所述衬底上的外延片，以及设置在所述外延片上的P电极和N电极，其特征在于，所述的外延片为Mg扩散的LED外延片。
实施例15
Mg扩散的LED外延片的生长方法，依次进行以下生长步骤：
a.在1000～1200℃，反应腔压力维持在75mbar的氢气气氛下高温处理蓝宝石衬底5～10分钟；
b.降温至550～650℃，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GaN缓冲层；
c.升温至1000～1200℃，反应腔压力维持在150mbar，持续生长厚度为2μm的非掺杂GaN层；
d.生长厚度为2μm的n型GaN层；
e.反应腔压力维持在300mbar，降温至700～750℃生长掺杂In的厚度为4nm的InxGa(1-x)N层，升温至800～850℃生长厚度为15nm的GaN层，InxGa(1-x)N/GaN多量子阱层的周期数为15；
f.升温至900～1000℃，反应腔压力维持在400mbar，生长厚度为20nm的P型AlGaN层；
g.生长5nm的渐变掺杂Mg的P型GaN层，然后停止生长，再对P型GaN层进行Mg扩散处理；
h.降温至700～800℃，保温20～30min，接着炉内冷却。
优选地，步骤d：掺杂Si的n型GaN层，Si掺杂浓度5E+18～1E+19atom/cm3。
优选地，步骤e：所述的InxGa(1-x)N层，x＝0.15～0.25，In掺杂浓度1E+20～3E+20atom/cm3。
优选地，步骤f：所述的P型AlGaN层，Al掺杂浓度为1E+20～3E+20atom/cm3，Mg掺杂浓度为5E+18～1E+19atom/cm3。
优选地，步骤g包括：1)升温至930～950℃，反应腔压力维持在600mbar，生长10nm的渐变掺杂Mg的P型GaN层，生长时间为15～20s：Mg的掺杂浓度由1E+19atom/cm3均匀的变化到1E+20atom/cm3，或者Mg的掺杂浓度由1E+20atom/cm3均匀的变化到1E+19atom/cm3；2)停止生长，停止通入TMGa，保持Cp2Mg和NH3气的通入，时间为15～20s；1)和2)交替进行，周期数控制在20个，该层总厚度维持在100～300nm。
本发明还提供一种LED结构，包括衬底，设置在所述衬底上的外延片，以及设置在所述外延片上的P电极和N电极，其特征在于，所述的外延片为Mg扩散的LED外延片。
实施例16
Mg扩散的LED外延片的生长方法，依次进行以下生长步骤：
a.在1000～1200℃，反应腔压力维持在100mbar的氢气气氛下高温处理蓝宝石衬底5～10分钟；
b.降温至550～650℃，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GaN缓冲层；
c.升温至1000～1200℃，反应腔压力维持在240mbar，持续生长厚度为3μm的非掺杂GaN层；
d.生长厚度为3μm的n型GaN层；
e.反应腔压力维持在350mbar，降温至700～750℃生长掺杂In的厚度为3.5nm的InxGa(1-x)N层，升温至800～850℃生长厚度为13nm的GaN层，InxGa(1-x)N/GaN多量子阱层的周期数为13；
f.升温至900～1000℃，反应腔压力维持在300mbar，生长厚度为35nm的P型AlGaN层；
g.生长7.5nm的渐变掺杂Mg的P型GaN层，然后停止生长，再对P型GaN层进行Mg扩散处理；
h.降温至700～800℃，保温20～30min，接着炉内冷却。
优选地，步骤d：掺杂Si的n型GaN层，Si掺杂浓度5E+18～1E+19atom/cm3。
优选地，步骤e：所述的InxGa(1-x)N层，x＝0.15～0.25，In掺杂浓度1E+20～3E+20atom/cm3。
优选地，步骤f：所述的P型AlGaN层，Al掺杂浓度为1E+20～3E+20atom/cm3，Mg掺杂浓度为5E+18～1E+19atom/cm3。
优选地，步骤g包括：1)升温至930～950℃，反应腔压力维持在200～600mbar，生长7.5nm的渐变掺杂Mg的P型GaN层，生长时间为15～20s：Mg的掺杂浓度由1E+19atom/cm3均匀的变化到1E+20atom/cm3，或者Mg的掺杂浓度由1E+20atom/cm3均匀的变化到1E+19atom/cm3；2)停止生长，停止通入TMGa，保持Cp2Mg和NH3气的通入，时间为15～20s；1)和2)交替进行，周期数控制在25个，该层总厚度维持在100～300nm。
本发明还提供一种LED结构，包括衬底，设置在所述衬底上的外延片，以及设置在所述外延片上的P电极和N电极，其特征在于，所述的外延片为Mg扩散的LED外延片。
实施例17
Mg扩散的LED外延片的生长方法，依次进行以下生长步骤：
a.在1000～1200℃，反应腔压力维持在105mbar的氢气气氛下高温处理蓝宝石衬底5～10分钟；
b.降温至550～650℃，反应腔压力维持在505mbar，在蓝宝石衬底上生长厚度为30nm的低温GaN缓冲层；
c.升温至1000～1200℃，反应腔压力维持在275mbar，持续生长厚度为3μm的非掺杂GaN层；
d.生长厚度为3μm的n型GaN层；
e.反应腔压力维持在355mbar，降温至700～750℃生长掺杂In的厚度为3.5nm的InxGa(1-x)N层，升温至800～850℃生长厚度为13.5nm的GaN层，InxGa(1-x)N/GaN多量子阱层的周期数为15；
f.升温至900～1000℃，反应腔压力维持在300mbar，生长厚度为40nm的P型AlGaN层；
g.生长7.1nm的渐变掺杂Mg的P型GaN层，然后停止生长，再对P型GaN层进行Mg扩散处理；
h.降温至700～800℃，保温20～30min，接着炉内冷却。
优选地，步骤d：掺杂Si的n型GaN层，Si掺杂浓度5E+18～1E+19atom/cm3。
优选地，步骤e：所述的InxGa(1-x)N层，x＝0.15～0.25，In掺杂浓度1E+20～3E+20atom/cm3。
优选地，步骤f：所述的P型AlGaN层，Al掺杂浓度为1E+20～3E+20atom/cm3，Mg掺杂浓度为5E+18～1E+19atom/cm3。
优选地，步骤g包括：1)升温至930～950℃，反应腔压力维持在400mbar，生长5～10nm的渐变掺杂Mg的P型GaN层，生长时间为15～20s：Mg的掺杂浓度由1E+19atom/cm3均匀的变化到1E+20atom/cm3，或者Mg的掺杂浓度由1E+20atom/cm3均匀的变化到1E+19atom/cm3；2)停止生长，停止通入TMGa，保持Cp2Mg和NH3气的通入，时间为15～20s；1)和2)交替进行，周期数控制在20～30个，该层总厚度维持在100～300nm。
本发明还提供一种LED结构，包括衬底，设置在所述衬底上的外延片，以及设置在所述外延片上的P电极和N电极，其特征在于，所述的外延片为Mg扩散的LED外延片。
实施例18
Mg扩散的LED外延片的生长方法，依次进行以下生长步骤：
a.在1000～1200℃，反应腔压力维持在130mbar的氢气气氛下高温处理蓝宝石衬底5～10分钟；
b.降温至550～650℃，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GaN缓冲层；
c.升温至1000～1200℃，反应腔压力维持在200mbar，持续生长厚度为3μm的非掺杂GaN层；
d.生长厚度为3μm的n型GaN层；
e.反应腔压力维持在350mbar，降温至700～750℃生长掺杂In的厚度为3nm的InxGa(1-x)N层，升温至800～850℃生长厚度为13nm的GaN层，InxGa(1-x)N/GaN多量子阱层的周期数为15；
f.升温至900～1000℃，反应腔压力维持在300mbar，生长厚度为40nm的P型AlGaN层；
g.生长5～10nm的渐变掺杂Mg的P型GaN层，然后停止生长，再对P型GaN层进行Mg扩散处理；
h.降温至700～800℃，保温20～30min，接着炉内冷却。
优选地，步骤d：掺杂Si的n型GaN层，Si掺杂浓度5E+18～1E+19atom/cm3。
优选地，步骤e：所述的InxGa(1-x)N层，x＝0.15～0.25，In掺杂浓度1E+20～3E+20atom/cm3。
优选地，步骤f：所述的P型AlGaN层，Al掺杂浓度为1E+20～3E+20atom/cm3，Mg掺杂浓度为5E+18～1E+19atom/cm3。
优选地，步骤g包括：1)升温至930～950℃，反应腔压力维持在500mbar，生长5～10nm的渐变掺杂Mg的P型GaN层，生长时间为15～20s：Mg的掺杂浓度由1E+19atom/cm3均匀的变化到1E+20atom/cm3，或者Mg的掺杂浓度由1E+20atom/cm3均匀的变化到1E+19atom/cm3；2)停止生长，停止通入TMGa，保持Cp2Mg和NH3气的通入，时间为15～20s；1)和2)交替进行，周期数控制在26个，该层总厚度维持在100～300nm。
本发明还提供一种LED结构，包括衬底，设置在所述衬底上的外延片，以及设置在所述外延片上的P电极和N电极，其特征在于，所述的外延片为Mg扩散的LED外延片。
实施例19
Mg扩散的LED外延片的生长方法，依次进行以下生长步骤：
a.在1000～1200℃，反应腔压力维持在110mbar的氢气气氛下高温处理蓝宝石衬底5～10分钟；
b.降温至550～650℃，反应腔压力维持在510mbar，在蓝宝石衬底上生长厚度为30nm的低温GaN缓冲层；
c.升温至1000～1200℃，反应腔压力维持在210mbar，持续生长厚度为4μm的非掺杂GaN层；
d.生长厚度为4μm的n型GaN层；
e.反应腔压力维持在350mbar，降温至700～750℃生长掺杂In的厚度为4nm的InxGa(1-x)N层，升温至800～850℃生长厚度为10nm的GaN层，InxGa(1-x)N/GaN多量子阱层的周期数为10；
f.升温至900～1000℃，反应腔压力维持在350mbar，生长厚度为20nm的P型AlGaN层；
g.生长5nm的渐变掺杂Mg的P型GaN层，然后停止生长，再对P型GaN层进行Mg扩散处理；
h.降温至700～800℃，保温20～30min，接着炉内冷却。
优选地，步骤d：掺杂Si的n型GaN层，Si掺杂浓度5E+18～1E+19atom/cm3。
优选地，步骤e：所述的InxGa(1-x)N层，x＝0.15～0.25，In掺杂浓度1E+20～3E+20atom/cm3。
优选地，步骤f：所述的P型AlGaN层，Al掺杂浓度为1E+20～3E+20atom/cm3，Mg掺杂浓度为5E+18～1E+19atom/cm3。
优选地，步骤g包括：1)升温至930～950℃，反应腔压力维持在400mbar，生长5～10nm的渐变掺杂Mg的P型GaN层，生长时间为15～20s：Mg的掺杂浓度由1E+19atom/cm3均匀的变化到1E+20atom/cm3，或者Mg的掺杂浓度由1E+20atom/cm3均匀的变化到1E+19atom/cm3；2)停止生长，停止通入TMGa，保持Cp2Mg和NH3气的通入，时间为15～20s；1)和2)交替进行，周期数控制在30个，该层总厚度维持在100～300nm。
本发明还提供一种LED结构，包括衬底，设置在所述衬底上的外延片，以及设置在所述外延片上的P电极和N电极，其特征在于，所述的外延片为Mg扩散的LED外延片。
实施例20
Mg扩散的LED外延片的生长方法，依次进行以下生长步骤：
a.在1000～1200℃，反应腔压力维持在75～150mbar的氢气气氛下高温处理蓝宝石衬底5～10分钟；
b.降温至550～650℃，反应腔压力维持在400～600mbar，在蓝宝石衬底上生长厚度为50nm的低温GaN缓冲层；
c.升温至1000～1200℃，反应腔压力维持在150～300mbar，持续生长厚度为2μm的非掺杂GaN层；
d.生长厚度为2μm的n型GaN层；
e.反应腔压力维持在300～400mbar，降温至700～750℃生长掺杂In的厚度为3nm的InxGa(1-x)N层，升温至800～850℃生长厚度为15nm的GaN层，InxGa(1-x)N/GaN多量子阱层的周期数为10～15；
f.升温至900～1000℃，反应腔压力维持在200～400mbar，生长厚度为20nm的P型AlGaN层；
g.生长10nm的渐变掺杂Mg的P型GaN层，然后停止生长，再对P型GaN层进行Mg扩散处理；
h.降温至700～800℃，保温20～30min，接着炉内冷却。
优选地，步骤d：掺杂Si的n型GaN层，Si掺杂浓度5E+18～1E+19atom/cm3。
优选地，步骤e：所述的InxGa(1-x)N层，x＝0.15～0.25，In掺杂浓度1E+20～3E+20atom/cm3。
优选地，步骤f：所述的P型AlGaN层，Al掺杂浓度为1E+20～3E+20atom/cm3，Mg掺杂浓度为5E+18～1E+19atom/cm3。
优选地，步骤g包括：1)升温至930～950℃，反应腔压力维持在200mbar，生长5～10nm的渐变掺杂Mg的P型GaN层，生长时间为15～20s：Mg的掺杂浓度由1E+19atom/cm3均匀的变化到1E+20atom/cm3，或者Mg的掺杂浓度由1E+20atom/cm3均匀的变化到1E+19atom/cm3；2)停止生长，停止通入TMGa，保持Cp2Mg和NH3气的通入，时间为15～20s；1)和2)交替进行，周期数控制在20～30个，该层总厚度维持在100～300nm。
本发明还提供一种LED结构，包括衬底，设置在所述衬底上的外延片，以及设置在所述外延片上的P电极和N电极，其特征在于，所述的外延片为Mg扩散的LED外延片。
试验一
根据现有技术制备样品1，根据本发明的方法制备样品2；样品1和样品2不同点在于高温P层参数不同，生长其它外延层生长条件完全一样。请参考表1，样品1和样品2在相同的前工艺条件下镀ITO层2300约埃，相同的条件下镀Cr/Pt/Au电极约1500埃，相同的条件下镀保护层SiO2约500埃，然后在相同的条件下将样品研磨切割成762μm×762μm(30mi×30mil)的芯片颗粒，然后，样品1和样品2在相同位置各自挑选150颗晶粒，在相同的封装工艺下，封装成白光LED。然后采用积分球在驱动电流350mA条件下测试样品1和样品2的光电性能。
表1
从图2中的数据得出本发明的LED结构的光输出高出约5％-6％。
试验二
根据现有技术制备样品3，根据本发明制备样品4；样品3和样品4不同点在于高温P层参数不同，生长其它外延层生长条件完全一样。请参考表2样品3和样品4在相同的前工艺条件下镀ITO层2300约埃，相同的条件下镀Cr/Pt/Au电极约1500埃，相同的条件下镀保护层SiO2约500埃，然后在相同的条件下将样品研磨切割成432μm×864μm(17mi×4mil)的芯片颗粒，然后样品3和样品4在相同位置各自挑选150颗晶粒，在相同的封装工艺下，封装成白光LED。然后采用积分球在驱动电流350mA条件下测试样品3和样品4的光电性能。
表2
从图3中的数据得出本发明的LED结构的光输出高出约5％-6％。
本发明的有益效果为：本发明的生长方法中，在生长完一小段渐变掺杂Mg的p型GaN后停止生长，再通入大量的Mg对前段p型GaN进行Mg的扩散处理，通过扩散的方式Mg更好地取代Ga位，同时减少了Mg-H键的形成，减少了填充类型的Mg原子，使得并入的Mg原子大部分处在Ga位，提高了处于Ga位Mg原子的比例，使得电离能低的Mg原子比例增加，Mg的电离率相应增加，另一方面通过扩散的方式，取代Ga位的Mg比例增加，该类Mg原子键位饱和Mg和H键结合的几率减少，Mg的电离率相应的提高。
上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种Mg扩散的LED外延片，其结构从下至上依次为：衬底，GaN缓冲层，非掺杂GaN层，n型GaN层，多量子阱层，P型AlGaN层，其特征在于，在所述的P型AlGaN层上为渐变掺杂Mg的P型GaN层，所述的P型GaN层为进行了Mg扩散处理的GaN层。
2.根据权利要求1所述的LED外延片，其特征在于：
所述的n型GaN层为掺杂Si的GaN层，Si掺杂浓度5E+18～1E+19atom/cm3；
所述的多量子阱层，掺杂In后形成的化学式为InxGa(1-x)N，其中x＝0.15～0.25，In掺杂浓度1E+20～3E+20atom/cm3；
所述的P型AlGaN层，Al掺杂浓度为1E+20～3E+20atom/cm3，Mg掺杂浓度为5E+18～1E+19atom/cm3。
3.根据权利要求2所述的LED外延片，其特征在于：
所述GaN缓冲层的厚度为20～50nm；
所述的非掺杂GaN层的厚度为2～4μm；
所述的n型GaN层的厚度为2～4μm；
所述的多量子阱层，InxGa(1-x)N层的厚度为3～4nm，GaN层的厚度为10～15nm，InxGa(1-x)N/GaN多量子阱层的周期数为10～15；
所述的P型AlGaN层的厚度为20～50nm；
所述的渐变掺杂Mg的P型GaN层的厚度为100～300nm。
4.根据权利要求3所述的LED外延片，其特征在于：
所述的渐变掺杂Mg的P型GaN层，Mg的掺杂浓度由1E+19atom/cm3均匀的变化到1E+20atom/cm3，或者Mg的掺杂浓度由1E+20atom/cm3均匀的变化到1E+19atom/cm3。
5.一种Mg扩散的LED外延片的生长方法，依次进行以下生长步骤：
a.在1000～1200℃，反应腔压力维持在75～150mbar的氢气气氛下高温处理蓝宝石衬底5～10分钟；
b.降温至550～650℃，反应腔压力维持在400～600mbar，在蓝宝石衬底上生长厚度为20～50nm的低温GaN缓冲层；
c.升温至1000～1200℃，反应腔压力维持在150～300mbar，持续生长厚度为2～4μm的非掺杂GaN层；
d.生长厚度为2～4μm的n型GaN层；
e.反应腔压力维持在300～400mbar，降温至700～750℃生长掺杂In的厚度为3～4nm的InxGa(1-x)N层，升温至800～850℃生长厚度为10～15nm的GaN层，InxGa(1-x)N/GaN多量子阱层的周期数为10～15；
f.升温至900～1000℃，反应腔压力维持在200～400mbar，生长厚度为20～50nm的P型AlGaN层；
g.生长5～10nm的渐变掺杂Mg的P型GaN层，然后停止生长，再对P型GaN层进行Mg扩散处理；
h.降温至700～800℃，保温20～30min，接着炉内冷却。
6.根据权利要求5所述的生长方法，其特征在于，步骤d：掺杂Si的n型GaN层，Si掺杂浓度5E+18～1E+19atom/cm3。
7.根据权利要求6所述的生长方法，其特征在于，步骤e：所述的InxGa(1-x)N层，x＝0.15～0.25，In掺杂浓度1E+20～3E+20atom/cm3。
8.根据权利要求7所述的生长方法，其特征在于，步骤f：所述的P型AlGaN层，Al掺杂浓度为1E+20～3E+20atom/cm3，Mg掺杂浓度为5E+18～1E+19atom/cm3。
9.根据权利要求8所述的生长方法，其特征在于，步骤g包括：
1)升温至930～950℃，反应腔压力维持在200～600mbar，生长5～10nm的渐变掺杂Mg的P型GaN层，生长时间为15～20s：Mg的掺杂浓度由1E+19atom/cm3均匀的变化到1E+20atom/cm3，或者Mg的掺杂浓度由1E+20atom/cm3均匀的变化到1E+19atom/cm3；
2)停止生长，停止通入TMGa，保持Cp2Mg和NH3气的通入，时间为15～20s；
1)和2)交替进行，周期数控制在20～30个，该层总厚度维持在100～300nm。
10.一种LED结构，包括衬底，设置在所述衬底上的外延片，以及设置在所述外延片上的P电极和N电极，其特征在于，所述的外延片为权利要求1至4中任何一项所述的外延片。
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