CN104134730A - Mg掺杂电子阻挡层的外延片，生长方法及LED结构 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种Mg掺杂电子阻挡层的外延片，生长方法及LED结构，所述的外延片从下至上依次为：衬底，低温GaN缓冲层，高温GaN缓冲层，n型GaN层，n型AlGaN层，n型接触层，多量子阱层，GaN垒层，在所述的GaN垒层上为AlGaN/GaN电子阻挡层，所述的AlGaN/GaN电子阻挡层上为低温P型GaN层，所述的低温P型GaN层上为掺杂Mg的高浓度的AlGaN/InGaN电子阻挡层，所述的AlGaN/InGaN电子阻挡层上为高温P型GaN层，所述的高温P型GaN层上为P型接触层。本发明的优点是：提高P层向多量子阱中注入的空穴浓度；同时，增强电子阻挡作用，以提高出光效率，可显著提升亮度。

Description

Mg掺杂电子阻挡层的外延片,生长方法及LED结构
技术领域
本发明属于半导体技术领域，涉及一种Mg掺杂电子阻挡层的外延片，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。提高氮化镓基LED发光效率的途径有以下两个：一、提高内量子效率；二、提高外量子效率。目前，制约着内量子效率的提升的一个重要因素是P层注入有源区的空穴浓度问题。因为P层中的空穴浓度受Mg在GaN中的掺杂效率和电离效率的影响，P层Mg的掺杂浓度及空穴浓度难以实现较高的水平，导致注入有源区的空穴量较少，并且分布不均匀，主要集中分布在最后3～5个量子阱中。
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。现有技术的显著缺点是：结晶质量差，后续需要生长结晶质量较好的低掺或不掺的GaN层进行弥补覆盖，覆盖层会阻挡光的取出，制约氮化镓基LED亮度提升，降低外量子效率。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种Mg掺杂电子阻挡层的外延片，其能够解决生产实际中存在的制约氮化镓基LED亮度提升的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种Mg掺杂电子阻挡层的外延片，其结构从下至上依次为：衬底，低温GaN缓冲层，高温GaN缓冲层，n型GaN层，n型AlGaN层，n型接触层，多量子阱层，GaN垒层，其特征在于：
在所述的GaN垒层上为AlGaN/GaN电子阻挡层，所述的AlGaN/GaN电子阻挡层上为低温P型GaN层，所述的低温P型GaN层上为掺杂Mg的高浓度的AlGaN/InGaN电子阻挡层，所述的AlGaN/InGaN电子阻挡层上为高温P型GaN层，所述的高温P型GaN层上为P型接触层。
优选地，其中，所述的AlGaN/InGaN电子阻挡层为超晶格结构，周期数为10，Mg掺杂浓度为1E+20～1E+22 atom/cm3。
优选地，其中，所述的高温P型GaN层的厚度为30～90nm。
一种Mg掺杂电子阻挡层的外延片的生长方法，依次包括处理衬底，低温GaN缓冲层，高温GaN缓冲层，n型GaN层，n型AlGaN层，n型接触层，多量子阱层，GaN垒层的步骤，其特征在于，还包括：
在所述的GaN垒层上生长AlGaN/GaN电子阻挡层；
在所述的AlGaN/GaN电子阻挡层上生长低温P型GaN层；
在所述的低温P型GaN层上生长掺杂Mg的高浓度的AlGaN/InGaN电子阻挡层；
在所述的AlGaN/InGaN电子阻挡层上生长高温P型GaN层；
在所述的高温P型GaN层上生长P型接触层。
优选地，其中，所述的AlGaN/InGaN电子阻挡层，生长周期数为10，AlGaN/InGaN厚度为1～2.5nm，总厚度为20～50nm。
优选地，其中，所述的AlGaN/GaN电子阻挡层，Al掺杂浓度为5E+19～1E+20 atom/cm3；
所述的P型AlGaN/InGaN电子阻挡层，Al掺杂浓度为1E+20 atom/cm3；Mg掺杂浓度为1E+20～1E+22 atom/cm3。
优选地，其中，所述的高温P型GaN层的厚度为30～90nm。
优选地，其中，所述的AlGaN/GaN电子阻挡层的生长温度在810～850℃；
所述的低温P型GaN层的生长温度在700～800℃；
所述的AlGaN/InGaN电子阻挡层的生长温度在900～1000℃；
所述的高温P型GaN层的生长温度在900～1000℃；
所述的P型接触层的生长温度在900～1000℃。
优选地，其中，所述的AlGaN/GaN电子阻挡层的厚度在8～12nm；
所述的低温P型GaN层的厚度在50～80nm；
所述的P型接触层的厚度在6～10nm。
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3中任何一项所述的外延片。
本发明的有益效果为：
第一，通过P型AlGaN/InGaN高温、高Mg生长，将P型AlGaN/InGaN超晶格中Mg的浓度提高1～2数量级，提高P层向多量子阱中注入的空穴浓度；同时，多量子阱生长完之后引入AlGaN/GaN超晶格生长，增强电子阻挡作用。
第二，提高P型AlGaN/InGaN电子阻挡层中Mg的掺杂量来获得更多的空穴，以增加P层注入有源区的空穴量，提高了空穴向多量子阱中的注入效率，减薄P型GaN层厚度，以提高出光效率，制备的外延片可提升亮度2～5个百分点，具有高亮度的优点。
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掺杂电子阻挡层的LED结构示意图；
图2是本发明与现有技术对比的试验的LED亮度试验数据分布示意图。
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。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
请参照图1，本发明的Mg掺杂电子阻挡层的LED外延片从下至上依次为：衬底1，低温GaN缓冲层2，高温GaN缓冲层3，n型GaN层4，n型AlGaN层5，n型接触层6，多量子阱层7，GaN垒层8，在所述的GaN垒层8上为AlGaN/GaN电子阻挡层9，所述的AlGaN/GaN电子阻挡层9上为低温P型GaN层10，所述的低温P型GaN层10上为掺杂Mg的高浓度的AlGaN/InGaN电子阻挡层11，所述的AlGaN/InGaN电子阻挡层11上为高温P型GaN层12，所述的高温P型GaN层12上为P型接触层13，以及设置在所述外延片上的P电极14和N电极15。
本实施例的Mg掺杂电子阻挡层的外延片的生长方法依次包括：处理衬底，低温GaN缓冲层，高温GaN缓冲层，n型GaN层，n型AlGaN层，n型接触层，多量子阱层，GaN垒层的步骤，还包括：
在所述的GaN垒层上生长AlGaN/GaN电子阻挡层，该阻挡层为非刻意掺杂的AlGaN/GaN超晶格结构，生长温度在810℃～850℃之间，Al浓度在1E+20 atom/cm3，总厚度8～12nm。
在所述的AlGaN/GaN电子阻挡层上生长低温P型GaN层，生长温度在700℃～800℃之间，厚度在50～80nm。
在所述的低温P型GaN层上生长掺杂Mg的高浓度的AlGaN/InGaN电子阻挡层，生长温度在900℃～1000℃之间，Al浓度在1E+20 atom/cm3，Mg浓度在1E+20～1E+22 atom/cm3，总厚度30nm～50nm。
在所述的AlGaN/InGaN电子阻挡层上生长高温P型GaN层，生长温度在900℃～1000℃之间，厚度在40nm～80nm。
在所述的高温P型GaN层上生长P型接触层，生长温度在900℃～1000℃之间，厚度6nm～10nm。
优选地，AlGaN/GaN电子阻挡层，其中Al组分对电压及亮度都会产生影响，优选Al浓度在5E+19～1E+20cm-3之间，总厚度10nm，在保证对电子的阻挡作用的情况下尽可能降低对空穴的阻挡作用，提高空穴向多量子阱结构7中注入的效率。
优选的，所述的AlGaN/InGaN电子阻挡层为超晶格结构，周期数为10，生长温度在950℃～960℃，总厚度在40nm～50nm，Al浓度在1E+20atom/cm3，Mg浓度在1E+20～1E+22 atom/cm3。此结构中Mg浓度提升1～2数量级，节省时间5分钟左右。P型AlGaN/InGaN超晶格Mg浓度的提升使空穴浓度提升，同时总厚度只有原来总厚度的1/2，缩短空穴向多量子阱的迁移距离，更有助于空穴向量子阱区的注入。
优选的，高温P型GaN层，生长温度在950℃～960℃，总厚度60nm～70nm。该层厚度减薄有利于光取出，但P型AlGaN/InGaN超晶格11生长完成后表面比较粗糙，高温P型GaN层需要将表面填平后再继续生长P型接触层13，根据优化结果，高温P型GaN层需要生长60nm以上表面才比较平整。
实施例2
本实施例方法的：处理衬底，低温GaN缓冲层，高温GaN缓冲层，n型GaN层，n型AlGaN层，n型接触层，多量子阱层，GaN垒层的步骤与实施例1相同，还包括：
在所述的GaN垒层上生长AlGaN/GaN电子阻挡层，该阻挡层为非刻意掺杂的AlGaN/GaN超晶格结构，生长温度在810℃，Al浓度在1E+20atom/cm3，总厚度8nm。
在所述的AlGaN/GaN电子阻挡层上生长低温P型GaN层，生长温度在700℃，厚度在50nm。
在所述的低温P型GaN层上生长掺杂Mg的高浓度的AlGaN/InGaN电子阻挡层，生长温度在900℃，Al浓度在1E+20 atom/cm3，Mg浓度在1E+20～1E+22 atom/cm3，总厚度30nm。
在所述的AlGaN/InGaN电子阻挡层上生长高温P型GaN层，生长温度在900℃，厚度在40nm。
在所述的高温P型GaN层上生长P型接触层，生长温度在900℃，厚度6nm。
实施例3
本实施例方法的：处理衬底，低温GaN缓冲层，高温GaN缓冲层，n型GaN层，n型AlGaN层，n型接触层，多量子阱层，GaN垒层的步骤与实施例1相同，还包括：
在所述的GaN垒层上生长AlGaN/GaN电子阻挡层，该阻挡层为非刻意掺杂的AlGaN/GaN超晶格结构，生长温度在850℃，Al浓度在1E+20atom/cm3，总厚度12nm。
在所述的AlGaN/GaN电子阻挡层上生长低温P型GaN层，生长温度在800℃，厚度在80nm。
在所述的低温P型GaN层上生长掺杂Mg的高浓度的AlGaN/InGaN电子阻挡层，生长温度在1000℃，Al浓度在1E+20 atom/cm3，Mg浓度在1E+20～1E+22 atom/cm3，总厚度50nm。
在所述的AlGaN/InGaN电子阻挡层上生长高温P型GaN层，生长温度在1000℃，厚度在80nm。
在所述的高温P型GaN层上生长P型接触层，生长温度在1000℃，厚度10nm。
实施例4
本实施例方法的：处理衬底，低温GaN缓冲层，高温GaN缓冲层，n型GaN层，n型AlGaN层，n型接触层，多量子阱层，GaN垒层的步骤与实施例1相同，还包括：
在所述的GaN垒层上生长AlGaN/GaN电子阻挡层，该阻挡层为非刻意掺杂的AlGaN/GaN超晶格结构，生长温度在815℃，Al浓度在1E+20atom/cm3，总厚度8.5nm。
在所述的AlGaN/GaN电子阻挡层上生长低温P型GaN层，生长温度在710℃，厚度在55nm。
在所述的低温P型GaN层上生长掺杂Mg的高浓度的AlGaN/InGaN电子阻挡层，生长温度在910℃之间，Al浓度在1E+20 atom/cm3，Mg浓度在1E+20～1E+22 atom/cm3，总厚度32nm。
在所述的AlGaN/InGaN电子阻挡层上生长高温P型GaN层，生长温度在910℃，厚度在43nm。
在所述的高温P型GaN层上生长P型接触层，生长温度在910℃，厚度6.2nm。
实施例5
本实施例方法的：处理衬底，低温GaN缓冲层，高温GaN缓冲层，n型GaN层，n型AlGaN层，n型接触层，多量子阱层，GaN垒层的步骤与实施例1相同，还包括：
在所述的GaN垒层上生长AlGaN/GaN电子阻挡层，该阻挡层为非刻意掺杂的AlGaN/GaN超晶格结构，生长温度在845℃，Al浓度在1E+20atom/cm3，总厚度11.5nm。
在所述的AlGaN/GaN电子阻挡层上生长低温P型GaN层，生长温度在792℃，厚度在77nm。
在所述的低温P型GaN层上生长掺杂Mg的高浓度的AlGaN/InGaN电子阻挡层，生长温度在990℃，Al浓度在1E+20 atom/cm3，Mg浓度在1E+20～1E+22 atom/cm3，总厚度47nm。
在所述的AlGaN/InGaN电子阻挡层上生长高温P型GaN层，生长温度在990℃，厚度在74nm。
在所述的高温P型GaN层上生长P型接触层，生长温度在990℃，厚度8.6nm。
实施例6
本实施例方法的：处理衬底，低温GaN缓冲层，高温GaN缓冲层，n型GaN层，n型AlGaN层，n型接触层，多量子阱层，GaN垒层的步骤与实施例1相同，还包括：
在所述的GaN垒层上生长AlGaN/GaN电子阻挡层，该阻挡层为非刻意掺杂的AlGaN/GaN超晶格结构，生长温度在820℃，Al浓度在1E+20atom/cm3，总厚度8.2nm。
在所述的AlGaN/GaN电子阻挡层上生长低温P型GaN层，生长温度在730℃，厚度在59nm。
在所述的低温P型GaN层上生长掺杂Mg的高浓度的AlGaN/InGaN电子阻挡层，生长温度在970℃，Al浓度在1E+20 atom/cm3，Mg浓度在1E+20～1E+22 atom/cm3，总厚度35nm。
在所述的AlGaN/InGaN电子阻挡层上生长高温P型GaN层，生长温度在920℃，厚度在49nm。
在所述的高温P型GaN层上生长P型接触层，生长温度在920℃，厚度6.9nm。
实施例7
本实施例方法的：处理衬底，低温GaN缓冲层，高温GaN缓冲层，n型GaN层，n型AlGaN层，n型接触层，多量子阱层，GaN垒层的步骤与实施例1相同，还包括：
在所述的GaN垒层上生长AlGaN/GaN电子阻挡层，该阻挡层为非刻意掺杂的AlGaN/GaN超晶格结构，生长温度在825℃，Al浓度在1E+20atom/cm3，总厚度10nm。
在所述的AlGaN/GaN电子阻挡层上生长低温P型GaN层，生长温度在750℃，厚度在65nm。
在所述的低温P型GaN层上生长掺杂Mg的高浓度的AlGaN/InGaN电子阻挡层，生长温度在950℃，Al浓度在1E+20 atom/cm3，Mg浓度在1E+20～1E+22 atom/cm3，总厚度40nm。
在所述的AlGaN/InGaN电子阻挡层上生长高温P型GaN层，生长温度在950℃，厚度在60nm。
在所述的高温P型GaN层上生长P型接触层，生长温度在950℃，厚度8nm。
实施例8
本实施例方法的：处理衬底，低温GaN缓冲层，高温GaN缓冲层，n型GaN层，n型AlGaN层，n型接触层，多量子阱层，GaN垒层的步骤与实施例1相同，还包括：
在所述的GaN垒层上生长AlGaN/GaN电子阻挡层，该阻挡层为非刻意掺杂的AlGaN/GaN超晶格结构，生长温度在829℃，Al浓度在1E+20atom/cm3，总厚度11nm。
在所述的AlGaN/GaN电子阻挡层上生长低温P型GaN层，生长温度在754℃，厚度在66nm。
在所述的低温P型GaN层上生长掺杂Mg的高浓度的AlGaN/InGaN电子阻挡层，生长温度在954℃，Al浓度在1E+20 atom/cm3，Mg浓度在1E+20～1E+22 atom/cm3，总厚度41nm。
在所述的AlGaN/InGaN电子阻挡层上生长高温P型GaN层，生长温度在954℃，厚度在61nm。
在所述的高温P型GaN层上生长P型接触层，生长温度在954℃，厚度9nm。
实施例9
本实施例方法的：处理衬底，低温GaN缓冲层，高温GaN缓冲层，n型GaN层，n型AlGaN层，n型接触层，多量子阱层，GaN垒层的步骤与实施例1相同，还包括：
在所述的GaN垒层上生长AlGaN/GaN电子阻挡层，该阻挡层为非刻意掺杂的AlGaN/GaN超晶格结构，生长温度在821℃，Al浓度在1E+20atom/cm3，总厚度9nm。
在所述的AlGaN/GaN电子阻挡层上生长低温P型GaN层，生长温度在745℃，厚度在63nm。
在所述的低温P型GaN层上生长掺杂Mg的高浓度的AlGaN/InGaN电子阻挡层，生长温度在945℃，Al浓度在1E+20 atom/cm3，Mg浓度在1E+20～1E+22 atom/cm3，总厚度39nm。
在所述的AlGaN/InGaN电子阻挡层上生长高温P型GaN层，生长温度在949℃，厚度在59nm。
在所述的高温P型GaN层上生长P型接触层，生长温度在950℃，厚度8nm。
实施例10
本实施例方法的：处理衬底，低温GaN缓冲层，高温GaN缓冲层，n型GaN层，n型AlGaN层，n型接触层，多量子阱层，GaN垒层的步骤与实施例1相同，还包括：
在所述的GaN垒层上生长AlGaN/GaN电子阻挡层，该阻挡层为非刻意掺杂的AlGaN/GaN超晶格结构，生长温度在827℃，Al浓度在1E+20atom/cm3，总厚度11.2nm。
在所述的AlGaN/GaN电子阻挡层上生长低温P型GaN层，生长温度在780℃，厚度在66nm。
在所述的低温P型GaN层上生长掺杂Mg的高浓度的AlGaN/InGaN电子阻挡层，生长温度在959℃，Al浓度在1E+20 atom/cm3，Mg浓度在1E+20～1E+22 atom/cm3，总厚度41nm。
在所述的AlGaN/InGaN电子阻挡层上生长高温P型GaN层，生长温度在970℃，厚度在62nm。
在所述的高温P型GaN层上生长P型接触层，生长温度在955℃，厚度8.5nm。
实施例11
本实施例方法的：处理衬底，低温GaN缓冲层，高温GaN缓冲层，n型GaN层，n型AlGaN层，n型接触层，多量子阱层，GaN垒层的步骤与实施例1相同，还包括：
在所述的GaN垒层上生长AlGaN/GaN电子阻挡层，该阻挡层为非刻意掺杂的AlGaN/GaN超晶格结构，生长温度在810℃，Al浓度在1E+20atom/cm3，总厚度8nm。
在所述的AlGaN/GaN电子阻挡层上生长低温P型GaN层，生长温度在700℃，厚度在50nm。
在所述的低温P型GaN层上生长掺杂Mg的高浓度的AlGaN/InGaN电子阻挡层，生长温度在900℃，Al浓度在1E+20 atom/cm3，Mg浓度在1E+20atom/cm3，总厚度30nm。
在所述的AlGaN/InGaN电子阻挡层上生长高温P型GaN层，生长温度在900℃，厚度在40nm。
在所述的高温P型GaN层上生长P型接触层，生长温度在900℃，厚度6nm。
实施例12
本实施例方法的：处理衬底，低温GaN缓冲层，高温GaN缓冲层，n型GaN层，n型AlGaN层，n型接触层，多量子阱层，GaN垒层的步骤与实施例1相同，还包括：
在所述的GaN垒层上生长AlGaN/GaN电子阻挡层，该阻挡层为非刻意掺杂的AlGaN/GaN超晶格结构，生长温度在850℃，Al浓度在1E+20atom/cm3，总厚度12nm。
在所述的AlGaN/GaN电子阻挡层上生长低温P型GaN层，生长温度在800℃，厚度在80nm。
在所述的低温P型GaN层上生长掺杂Mg的高浓度的AlGaN/InGaN电子阻挡层，生长温度在1000℃，Al浓度在1E+20 atom/cm3，Mg浓度在1E+20atom/cm3，总厚度50nm。
在所述的AlGaN/InGaN电子阻挡层上生长高温P型GaN层，生长温度在1000℃，厚度在80nm。
在所述的高温P型GaN层上生长P型接触层，生长温度在1000℃，厚度10nm。
实施例13
本实施例方法的：处理衬底，低温GaN缓冲层，高温GaN缓冲层，n型GaN层，n型AlGaN层，n型接触层，多量子阱层，GaN垒层的步骤与实施例1相同，还包括：
在所述的GaN垒层上生长AlGaN/GaN电子阻挡层，该阻挡层为非刻意掺杂的AlGaN/GaN超晶格结构，生长温度在815℃，Al浓度在1E+20atom/cm3，总厚度8.5nm。
在所述的AlGaN/GaN电子阻挡层上生长低温P型GaN层，生长温度在710℃，厚度在55nm。
在所述的低温P型GaN层上生长掺杂Mg的高浓度的AlGaN/InGaN电子阻挡层，生长温度在910℃之间，Al浓度在1E+20 atom/cm3，Mg浓度在1E+20 atom/cm3，总厚度32nm。
在所述的AlGaN/InGaN电子阻挡层上生长高温P型GaN层，生长温度在910℃，厚度在43nm。
在所述的高温P型GaN层上生长P型接触层，生长温度在910℃，厚度6.2nm。
实施例14
本实施例方法的：处理衬底，低温GaN缓冲层，高温GaN缓冲层，n型GaN层，n型AlGaN层，n型接触层，多量子阱层，GaN垒层的步骤与实施例1相同，还包括：
在所述的GaN垒层上生长AlGaN/GaN电子阻挡层，该阻挡层为非刻意掺杂的AlGaN/GaN超晶格结构，生长温度在845℃，Al浓度在1E+20atom/cm3，总厚度11.5nm。
在所述的AlGaN/GaN电子阻挡层上生长低温P型GaN层，生长温度在792℃，厚度在77nm。
在所述的低温P型GaN层上生长掺杂Mg的高浓度的AlGaN/InGaN电子阻挡层，生长温度在990℃，Al浓度在1E+20 atom/cm3，Mg浓度在1E+22atom/cm3，总厚度47nm。
在所述的AlGaN/InGaN电子阻挡层上生长高温P型GaN层，生长温度在990℃，厚度在74nm。
在所述的高温P型GaN层上生长P型接触层，生长温度在990℃，厚度8.6nm。
实施例15
本实施例方法的：处理衬底，低温GaN缓冲层，高温GaN缓冲层，n型GaN层，n型AlGaN层，n型接触层，多量子阱层，GaN垒层的步骤与实施例1相同，还包括：
在所述的GaN垒层上生长AlGaN/GaN电子阻挡层，该阻挡层为非刻意掺杂的AlGaN/GaN超晶格结构，生长温度在820℃，Al浓度在1E+20atom/cm3，总厚度8.2nm。
在所述的AlGaN/GaN电子阻挡层上生长低温P型GaN层，生长温度在730℃，厚度在59nm。
在所述的低温P型GaN层上生长掺杂Mg的高浓度的AlGaN/InGaN电子阻挡层，生长温度在970℃，Al浓度在1E+20 atom/cm3，Mg浓度在1E+22atom/cm3，总厚度35nm。
在所述的AlGaN/InGaN电子阻挡层上生长高温P型GaN层，生长温度在920℃，厚度在49nm。
在所述的高温P型GaN层上生长P型接触层，生长温度在920℃，厚度6.9nm。
实施例16
本实施例方法的：处理衬底，低温GaN缓冲层，高温GaN缓冲层，n型GaN层，n型AlGaN层，n型接触层，多量子阱层，GaN垒层的步骤与实施例1相同，还包括：
在所述的GaN垒层上生长AlGaN/GaN电子阻挡层，该阻挡层为非刻意掺杂的AlGaN/GaN超晶格结构，生长温度在825℃，Al浓度在1E+20atom/cm3，总厚度10nm。
在所述的AlGaN/GaN电子阻挡层上生长低温P型GaN层，生长温度在750℃，厚度在65nm。
在所述的低温P型GaN层上生长掺杂Mg的高浓度的AlGaN/InGaN电子阻挡层，生长温度在950℃，Al浓度在1E+20 atom/cm3，Mg浓度在1E+22atom/cm3，总厚度40nm。
在所述的AlGaN/InGaN电子阻挡层上生长高温P型GaN层，生长温度在950℃，厚度在60nm。
在所述的高温P型GaN层上生长P型接触层，生长温度在950℃，厚度8nm。
实施例17
本实施例方法的：处理衬底，低温GaN缓冲层，高温GaN缓冲层，n型GaN层，n型AlGaN层，n型接触层，多量子阱层，GaN垒层的步骤与实施例1相同，还包括：
在所述的GaN垒层上生长AlGaN/GaN电子阻挡层，该阻挡层为非刻意掺杂的AlGaN/GaN超晶格结构，生长温度在829℃，Al浓度在1E+20atom/cm3，总厚度11nm。
在所述的AlGaN/GaN电子阻挡层上生长低温P型GaN层，生长温度在754℃，厚度在66nm。
在所述的低温P型GaN层上生长掺杂Mg的高浓度的AlGaN/InGaN电子阻挡层，生长温度在954℃，Al浓度在1E+20 atom/cm3，Mg浓度在1E+21atom/cm3，总厚度41nm。
在所述的AlGaN/InGaN电子阻挡层上生长高温P型GaN层，生长温度在954℃，厚度在61nm。
在所述的高温P型GaN层上生长P型接触层，生长温度在954℃，厚度9nm。
实施例18
本实施例方法的：处理衬底，低温GaN缓冲层，高温GaN缓冲层，n型GaN层，n型AlGaN层，n型接触层，多量子阱层，GaN垒层的步骤与实施例1相同，还包括：
在所述的GaN垒层上生长AlGaN/GaN电子阻挡层，该阻挡层为非刻意掺杂的AlGaN/GaN超晶格结构，生长温度在821℃，Al浓度在1E+20atom/cm3，总厚度9nm。
在所述的AlGaN/GaN电子阻挡层上生长低温P型GaN层，生长温度在745℃，厚度在63nm。
在所述的低温P型GaN层上生长掺杂Mg的高浓度的AlGaN/InGaN电子阻挡层，生长温度在945℃，Al浓度在1E+20 atom/cm3，Mg浓度在1E+21atom/cm3，总厚度39nm。
在所述的AlGaN/InGaN电子阻挡层上生长高温P型GaN层，生长温度在949℃，厚度在59nm。
在所述的高温P型GaN层上生长P型接触层，生长温度在950℃，厚度8nm。
实施例19
本实施例方法的：处理衬底，低温GaN缓冲层，高温GaN缓冲层，n型GaN层，n型AlGaN层，n型接触层，多量子阱层，GaN垒层的步骤与实施例1相同，还包括：
在所述的GaN垒层上生长AlGaN/GaN电子阻挡层，该阻挡层为非刻意掺杂的AlGaN/GaN超晶格结构，生长温度在827℃，Al浓度在1E+20atom/cm3，总厚度11.2nm。
在所述的AlGaN/GaN电子阻挡层上生长低温P型GaN层，生长温度在780℃，厚度在66nm。
在所述的低温P型GaN层上生长掺杂Mg的高浓度的AlGaN/InGaN电子阻挡层，生长温度在959℃，Al浓度在1E+20 atom/cm3，Mg浓度在1E+21atom/cm3，总厚度41nm。
在所述的AlGaN/InGaN电子阻挡层上生长高温P型GaN层，生长温度在970℃，厚度在62nm。
在所述的高温P型GaN层上生长P型接触层，生长温度在955℃，厚度8.5nm。
试验
请参见图2，本发明的Mg掺杂电子阻挡层的外延片与现有技术进行亮度对比，将P型AlGaN/InGaN超晶格中Mg的浓度提高1～2数量级，高Mg的掺杂量来获得更多的空穴，增加P层注入有源区的空穴量和减薄P型GaN层厚度，优点是提升了亮度2％～5％。
本发明的有益效果为：
第一，通过P型AlGaN/InGaN高温、高Mg生长，将P型AlGaN/InGaN超晶格中Mg的浓度提高1-2数量级，提高P层向多量子阱中注入的空穴浓度；同时，多量子阱生长完之后引入AlGaN/GaN超晶格生长，增强电子阻挡作用。
第二，提高P型AlGaN/InGaN电子阻挡层中Mg的掺杂量来获得更多的空穴，以增加P层注入有源区的空穴量，提高了空穴向多量子阱中的注入效率，减薄P型GaN层厚度，以提高出光效率，制备的外延片可提升亮度2～5个百分点，具有高亮度的优点。
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掺杂电子阻挡层的外延片，其结构从下至上依次为：衬底，低温GaN缓冲层，高温GaN缓冲层，n型GaN层，n型AlGaN层，n型接触层，多量子阱层，GaN垒层，其特征在于：
在所述的GaN垒层上为AlGaN/GaN电子阻挡层，所述的AlGaN/GaN电子阻挡层上为低温P型GaN层，所述的低温P型GaN层上为掺杂Mg的高浓度的AlGaN/InGaN电子阻挡层，所述的AlGaN/InGaN电子阻挡层上为高温P型GaN层，所述的高温P型GaN层上为P型接触层。
2.根据权利要求1所述的Mg掺杂电子阻挡层的外延片，其特征在于：所述的AlGaN/InGaN电子阻挡层为超晶格结构，周期数为10，Mg掺杂浓度为1E+20～1E+22 atom/cm3。
3.根据权利要求2所述的Mg掺杂电子阻挡层的外延片，其特征在于：所述的高温P型GaN层的厚度为30～90nm。
4.一种Mg掺杂电子阻挡层的外延片的生长方法，依次包括处理衬底，低温GaN缓冲层，高温GaN缓冲层，n型GaN层，n型AlGaN层，n型接触层，多量子阱层，GaN垒层的步骤，其特征在于，还包括：
在所述的GaN垒层上生长AlGaN/GaN电子阻挡层；
在所述的AlGaN/GaN电子阻挡层上生长低温P型GaN层；
在所述的低温P型GaN层上生长掺杂Mg的高浓度的AlGaN/InGaN电子阻挡层；
在所述的AlGaN/InGaN电子阻挡层上生长高温P型GaN层；
在所述的高温P型GaN层上生长P型接触层。
5.根据权利要求4所述的生长方法，其特征在于：
所述的AlGaN/InGaN电子阻挡层，生长周期数为10，AlGaN/InGaN厚度为1～2.5nm，总厚度为20～50nm。
6.根据权利要求5所述的生长方法，其特征在于：
所述的AlGaN/GaN电子阻挡层，Al掺杂浓度为5E+19～1E+20 atom/cm3；
所述的P型AlGaN/InGaN电子阻挡层，Al掺杂浓度为1E+20 atom/cm3；Mg掺杂浓度为1E+20～1E+22 atom/cm3。
7.根据权利要求6所述的生长方法，其特征在于：所述的高温P型GaN层的厚度为30～90nm。
8.根据权利要求7所述的生长方法，其特征在于：
所述的AlGaN/GaN电子阻挡层的生长温度在810～850℃；
所述的低温P型GaN层的生长温度在700～800℃；
所述的AlGaN/InGaN电子阻挡层的生长温度在900～1000℃；
所述的高温P型GaN层的生长温度在900～1000℃；
所述的P型接触层的生长温度在900～1000℃。
9.根据权利要求8所述的生长方法，其特征在于：
所述的AlGaN/GaN电子阻挡层的厚度在8～12nm；
所述的低温P型GaN层的厚度在50～80nm；
所述的P型接触层的厚度在6～10nm。
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3中任何一项所述的外延片。
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