CN104362237A - 一种发光二极管的生长方法及发光二极管 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发光二极管的生长方法及发光二极管,属于半导体技术领域。所述方法包括:依次在衬底上生长低温缓冲层、高温缓冲层、N型层、高温有源层、低温有源子层、P型层;生长低温有源子层,包括:生长低温InGaN阱层,低温InGaN阱层生长温度低于高温InGaN阱层生长温度;开启N源和In源,形成InN;关闭In源和开启Ga源,形成GaN,并且之前形成的InN渗入GaN中生成低温InGaN垒层;开启Al源,在低温InGaN垒层上生长AlGaN垒层,低温InGaN垒层和AlGaN垒层生长温度低于高温GaN垒层生长温度。本发明降低了工艺难度和风险,提高了发光效率。

Description

一种发光二极管的生长方法及发光二极管
技术领域
本发明涉及半导体技术领域,特别涉及一种发光二极管的生长方法及发光二极管。
背景技术
LED(Light Emitting Diode,发光二极管)是一种能发光的半导体电子元件。作为一种高效、环保、绿色新型固态照明光源,LED具有低电压、低功耗、体积小、重量轻、寿命长、高可靠性等优点,正在被迅速广泛地得到应用,如交通信号灯、汽车内外灯、城市景观照明、手机背光源、户外全彩显示屏等。
现有的LED的生长方法包括:依次在衬底上生长低温缓冲层、高温缓冲层、N型层、有源层、P型层。其中,有源层由InGaN层和GaN层交替生长形成。
在实现本发明的过程中,发明人发现现有技术至少存在以下问题:
InGaN层和GaN层的生长温度是固定不变的,由于生长温度越高,反应越迅速和完全,晶格质量越好,同时生长温度越高,In析出越严重(In不能掺杂到晶格中),析出的In不能有效参与反应,InGaN层被破坏,为了兼顾晶格质量和In的并入效率(In掺入晶格中的多少),对InGaN层的生长温度设置要求很高,增加了工艺难度和风险。而且InGaN与GaN属于异质,InGaN层和GaN层之间会存在很大的应力,导致极化效应和晶格失配,晶格质量较差,降低了电子和空穴在InGaN层中的复合效率,降低了发光二极管的发光效率。
发明内容
为了解决现有技术工艺难度和风险较高、发光二极管的发光效率较低的问题,本发明实施例提供了一种发光二极管的生长方法及发光二极管。所述技术方案如下:
一方面,本发明实施例提供了一种发光二极管的生长方法,所述生长方法包括:
依次在衬底上生长低温缓冲层、高温缓冲层、N型层;
在所述N型层上交替生长高温InGaN阱层和高温GaN垒层,形成高温有源层;
在所述高温有源层上生长若干层低温有源子层,形成低温有源层;
在所述低温有源层上生长P型层;
其中,生长每层所述低温有源子层,包括:
生长低温InGaN阱层,所述低温InGaN阱层的生长温度低于所述高温InGaN阱层的生长温度;
开启N源和In源,形成InN;
关闭In源和开启Ga源,形成GaN,并且之前形成的InN渗入所述GaN中生成低温InGaN垒层,所述低温InGaN垒层的生长温度低于所述高温GaN垒层的生长温度;
开启Al源,在所述低温InGaN垒层上生长AlGaN垒层,所述AlGaN垒层的生长温度低于所述高温GaN垒层的生长温度。
可选地,所述高温InGaN阱层的生长温度为780-820℃,所述高温GaN垒层的生长温度为890-940℃。
可选地,所述高温InGaN阱层的厚度为1-3nm,所述高温GaN垒层的厚度为10-12nm。
可选地,所述高温InGaN阱层的层数为4-10,所述高温GaN垒层的层数为4-10。
可选地,所述低温InGaN阱层的生长温度为760-790℃,所述低温InGaN垒层和所述AlGaN垒层的生长温度为880-930℃。
可选地,所述低温InGaN阱层的厚度为2-3.5nm,所述低温InGaN垒层和所述AlGaN垒层的厚度之和为8-10nm。
可选地,所述低温有源子层的层数为8-14。
另一方面,本发明实施例提供了一种发光二极管,所述发光二极管包括衬底、以及依次层叠在所述衬底上的低温缓冲层、高温缓冲层、N型层、P型层,在所述N型层和所述P型层之间依次生长高温有源层、低温有源层,所述高温有源层由交替生长的高温InGaN阱层和高温GaN垒层形成,所述低温有源层由若干层低温有源子层形成,每层所述低温有源子层包括依次层叠的低温InGaN阱层、低温InGaN垒层、AlGaN垒层,所述低温InGaN阱层的生长温度低于所述高温InGaN阱层的生长温度,所述低温InGaN垒层是由先形成的InN渗入后形成的GaN中生成的,所述低温InGaN垒层的生长温度和所述AlGaN垒层的生长温度均低于所述高温GaN垒层的生长温度。
可选地,所述高温InGaN阱层的生长温度为780-820℃,所述高温GaN垒层的生长温度为890-940℃。
可选地,所述低温InGaN阱层的生长温度为760-790℃,所述低温InGaN垒层和所述AlGaN垒层的生长温度为880-930℃。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
通过先形成生长温度较高的高温有源层,提高了反应分子的迁移率,反应迅速且充分,晶格质量较好,提高了发光二极管的光电性能,再在晶格质量较好的高温有源层上形成生长温度较低的低温有源层,In不容易析出,尽可能地提高了In的并入效率,提高了发光二极管的发光效率,由于晶格质量是随着发光二极管的生长过程缓慢变化的,因此整体的晶格质量不会较差,避免了一个生长温度同时兼顾晶格质量和In的并入效率,对InGaN层的生长温度设置要求较低,降低了工艺难度和风险。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一提供的一种发光二极管的生长方法的流程图;
图2是本发明实施例二提供的一种发光二极管的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例一
本发明实施例提供了一种发光二极管的生长方法,参见图1,该生长方法包括:
步骤100:对衬底进行预处理。
可选地,衬底为蓝宝石。
具体地,该步骤100可以包括:
在氢气气氛下,高温处理衬底5-6min。其中,反应室温度为1000-1100℃,反应室压力控制在200-500torr。
步骤101:依次在衬底上生长低温缓冲层、高温缓冲层、N型层。
在本实施例中,采用Veeco K465i MOCVD(Metal Organic Chemical VaporDeposition,金属有机化合物化学气相沉淀)设备实现LED的生长方法。采用高纯H2(氢气)或高纯N2(氮气)或高纯H2和高纯N2的混合气体作为载气,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,硅烷(SiH4)作为N型掺杂剂,三甲基铝(TMAl)作为铝源,二茂镁(CP2Mg)作为P型掺杂剂。反应室压力为100-600torr。
具体地,低温缓冲层等生长在蓝宝石的[0001]面上。
在本实施例中,低温缓冲层可以为GaN层,厚度为20-45nm。生长低温缓冲层时,反应室温度为530-560℃,反应室压力控制在300-500torr。
高温缓冲层可以为不掺杂的GaN层,厚度为2-3.5um。生长高温缓冲层时,反应室温度为1000-1100℃,反应室压力控制在300-600torr。
N型层可以为掺Si的GaN层,厚度为2-3um。生长N型层时,反应室温度为1000-1100℃,反应室压力控制在200-300torr。
步骤102:在N型层上交替生长高温InGaN阱层和高温GaN垒层,形成高温有源层。
具体地,高温InGaN阱层的生长温度低于高温GaN垒层的生长温度。
可选地,高温InGaN阱层的生长温度可以为780-820℃,高温GaN垒层的生长温度可以为890-940℃。实验表明,若高温InGaN阱层的生长温度低于780℃,或者高温GaN垒层的生长温度低于890℃,则晶格质量较差;若高温InGaN阱层的生长温度高于820℃,或者高温GaN垒层的生长温度高于940℃,则会影响In的并入效率,破坏量子阱。高温InGaN阱层的生长温度为780-820℃、以及高温GaN垒层的生长温度为890-940℃,既可以保证晶格质量,也不会对In的并入效率影响过大。
优选地,高温InGaN阱层的生长温度可以为790-810℃,高温GaN垒层的生长温度可以为910-930℃,既保证晶格质量,又不会影响In的并入效率。
可选地,高温InGaN阱层的厚度可以为1-3nm,高温GaN垒层的厚度可以为8-14nm。由于本发明中高温InGaN阱层并不是发光阱,因此高温InGaN阱层的厚度大于3nm并没有实际意义,而且高温InGaN阱层的厚度过大会影响电子进入后面的发光阱中复合发光。若高温GaN垒层的厚度小于8nm,则无法起到阻挡电子(即减少电子的溢出)的作用,降低了电子与空穴有效复合的几率;若高温GaN垒层的厚度大于14nm,则会起到过度阻挡电子的作用,同样会降低电子与空穴有效复合的几率。
优选地,高温InGaN阱层的厚度可以为1-2nm,高温GaN垒层的厚度可以为10-12nm,既起到阻挡电子的作用,又不会影响电子与空穴有效复合的几率。
可选地,高温InGaN阱层的层数可以为4-10,高温GaN垒层的层数可以为4-10。实验表明,若高温InGaN阱层的层数和高温GaN垒层的层数小于4或者大于10时,会影响电子与空穴有效复合的几率。
优选地,高温InGaN阱层的层数可以为6-8,高温GaN垒层的层数可以为6-8,保证电子与空穴有效复合的几率。
步骤103:在高温有源层上生长若干层低温有源子层,形成低温有源层。
其中,生长每层低温有源子层,包括:
生长低温InGaN阱层,低温InGaN阱层的生长温度低于高温InGaN阱层的生长温度;
开启N源和In源,形成InN;
关闭In源和开启Ga源,形成GaN,并且之前形成的InN渗入GaN中生成低温InGaN垒层,低温InGaN垒层的生长温度低于高温GaN垒层的生长温度;
开启Al源,在低温InGaN垒层上生长AlGaN垒层,AlGaN垒层的生长温度低于高温GaN垒层的生长温度。
可以理解地,低温InGaN垒层和AlGaN垒层形成InGaN-AlGaN垒层。
具体地,生成低温InGaN垒层时,可以先通入30s的NH3和少量的TMIn源并关掉TEGa源,形成InN。接着开启TEGa源,关闭TMIn源,使In能够渗入到GaN中以形成InGaN。生长AlGaN垒层时,再开启TMAl源生长掺杂Al的GaN垒层。
更具体地,通入的NH3的流量可以为30-60L,通入的TMIn的流量可以为150-300sccm,通入的TMAL的流量可以为20-40sccm。
需要说明的是,先开启N源和In源,形成InN,再关闭In源和开启Ga源,形成GaN,之前形成的InN渗入GaN中生成的InGaN层,与同时开启N源、In源、以及Ga源形成InGaN层不同,实验表明,之前形成的InN渗入GaN中生成InGaN层时,In可以自动且充分地渗入到GaN中,In在生成的InGaN中的比例很容易达到最优值,生成的InGaN层中电子和空穴的复合几率很高。
具体地,低温InGaN阱层的生长温度低于低温InGaN垒层和AlGaN垒层的生长温度。
低温InGaN阱层的生长温度可以比高温InGaN阱层的生长温度低20-30℃,低温InGaN垒层的生长温度和AlGaN垒层的生长温度可以比高温GaN垒层的生长温度低10-20℃。
高温有源层和低温有源层的总厚度为100-130nm。生长高温有源层和低温有源层时,反应室的压力可以为200torr。
可选地,低温InGaN阱层的生长温度可以为760-790℃,低温InGaN垒层和AlGaN垒层的生长温度可以为880-930℃。实验表明,若低温InGaN阱层的生长温度低于760℃或低温InGaN垒层和AlGaN垒层的生长温度低于800℃,会影响晶格质量,降低抗静电能力;若低温InGaN阱层的生长温度高于790℃或者低温InGaN垒层和AlGaN垒层的生长温度高于930℃,会严重影响In的并入效率,降低发光二极管的发光效率。
优选地,低温InGaN阱层的生长温度可以为780-790℃,低温InGaN垒层和AlGaN垒层的生长温度可以为900-920℃,可以同时保证晶格质量和In的并入效率。
可选地,低温InGaN阱层的厚度可以为2-3.5nm,低温InGaN垒层和AlGaN垒层的厚度之和可以为8-10nm。低温InGaN阱层为发光阱,若低温InGaN阱层的厚度小于2nm,会降低电子波函数和空穴波函数在空间的重叠,发光二极管的发光效率较低;若低温InGaN阱层的厚度大于3.5nm,会产生很大的应力,导致严重的量子限制斯塔克效应,导致发光发光二极管的发光效率很低。
优选地,低温InGaN阱层的厚度可以为2-3nm,低温InGaN垒层和AlGaN垒层的厚度之和可以为5-15nm。实验表明,低温InGaN阱层的厚度为2-3nm,与量子垒层的厚度搭配较好,可以保证发光二极管的发光效率和光电性能(如抗静电能力、反向击穿电压)。若低温InGaN垒层和AlGaN垒层的厚度之和小于5nm,则不能有效的阻挡电子,造成电子溢出;若二低温InGaN层和AlGaN垒层的厚度之和大于15nm,则会过于阻挡电子,影响电子穿过量子垒层在其它量子阱中复合发光。
可选地,低温有源子层的层数可以为8-14。实验表明,若低温有源子层的层数小于8,则电子可能会溢出发光阱与空穴产生非辐射复合,降低了电子与空穴有效复合的几率;若低温有源子层的层数大于14时,由于InGaN与AlGaN还是存在一定的晶格失配的,随着周期数的增加,应力很会随之增加,随着应力的释放,大量的位错缺陷随即产生,会影响发光二极管的光电性能。
优选地,低温有源子层的层数可以为8-10,可以尽可能多地提高发光二极管的光电性能,同时不会产生位错缺陷等问题。
步骤104:在低温有源层上生长P型层。
可选地,P型层可以包括低温P型GaN层、以及依次层叠在低温P型GaN层上的P型电子阻挡层、高温P型GaN层。低温P型GaN层、P型电子阻挡层、高温P型GaN层均掺有Mg,P型电子阻挡层为AlyGaN层,y为0.15-0.25。低温P型GaN层的厚度为40-70nm,P型电子阻挡层的厚度为30-50nm,高温P型GaN层的厚度为80-120nm。
具体地,生长低温P型GaN层时,反应室温度为750-780℃,反应室压力控制在200-300torr。生长P型电子阻挡层时,反应室温度为920-970℃,反应室压力控制在100torr。生长高温P型GaN层时,反应室温度为920-970℃,反应室压力控制在200-300torr。
步骤105:活化P型层。
具体地,该步骤105可以包括:
在氮气气氛下,持续处理P型层20-30min。其中,反应室温度为650-750℃。
需要说明的是,活化P型层时主要是活化P型层中掺杂的Mg,使Mg活化后产生更多的空穴,避免由于不活化而导致出现大功率芯片亮度低和电压高的情况。
下面分别对第一样品和第二样品在相同的工艺条件下镀120nm的ITO(Indium Tin Oxides,纳米铟锡金属氧化物)层,150nm的Cr/Pt/Au电极和50nm的SiO2保护层,并分别将处理后的第一样品和第二样品研磨切割成762μm*762μm(30mi*30mil)的芯粒和460μm*711μm(12mi*28mil)的芯粒。其中,第一样品是采用有源层由InGaN层和GaN层交替生长形成的发光二极管的生长方法(InGaN层和GaN层的生长温度固定不变)得到的,第二样品是采用本实施例提供的发光二极管的生长方法得到的。
接着在处理后的第一样品和第二样品的相同位置各自挑选240颗晶粒,在相同的工艺条件下,封装成白光LED。采用积分球分别在驱动电流350mA和120mA条件下测试来自于第一样品的晶粒和来自于第二样品的晶粒的光电性能。
结果显示,两种来自于第二样品的晶粒与比来自于第一样品的晶粒相比,光强分别在350mA和120mA驱动电流下提升了6%和5%,并且压降VF、反向击穿电压VR和抗静电能力ESD等其它光电性能均没有降低。
本发明实施例通过先形成生长温度较高的高温有源层,提高了反应分子的迁移率,反应迅速且充分,晶格质量较好,提高了发光二极管的光电性能,再在晶格质量较好的高温有源层上形成生长温度较低的低温有源层,In不容易析出,尽可能地提高了In的并入效率,提高了发光二极管的发光效率,由于晶格质量是随着发光二极管的生长过程缓慢变化的,因此整体的晶格质量不会较差,避免了一个生长温度同时兼顾晶格质量和In的并入效率,对InGaN层的生长温度设置要求较低,降低了工艺难度和风险。而且,低温有源层中的低温InGaN阱层和低温InGaN垒层属于同质,应力较小,极化效应小,因此生长到低温InGaN垒层时的晶格质量较好,然后再在低温InGaN阱层和低温InGaN垒层上生长属于异质的AlGaN垒层,由于晶格质量是缓慢变化的,并且低温InGaN阱层和低温InGaN垒层具有一定的厚度,因此AlGaN垒层与低温InGaN垒层之间不会造成较大的晶格失配和极化效应,能有效地释放应力,电子和空穴在低温InGaN阱层中的复合效率较高,有效提高了发光二极管的发光效率。另外,AlGaN的禁带宽度大于GaN,低温有源层中的AlGaN垒层可以提高势垒高度,减少电子溢出,增加了电子与空穴有效复合的几率,进一步提高了发光二极管的发光效率。
实施例二
本发明实施例提供了一种发光二极管,该发光二极管采用如实施例一提供的发光二极管的生长方法得到的,参见图2,该发光二极管包括衬底1、以及依次层叠在衬底1上的低温缓冲层2、高温缓冲层3、N型层4、高温有源层5、低温有源层6、P型层7。
在本实施例中,高温有源层5由交替生长的高温InGaN阱层51和高温GaN垒层52形成。低温有源层6由若干层低温有源子层60形成,每层低温有源子层60包括依次层叠的低温InGaN阱层61、低温InGaN垒层62、AlGaN垒层。低温InGaN阱层61的生长温度低于高温InGaN阱层51的生长温度,低温InGaN垒层62是由先形成的InN渗入后形成的GaN中生成的,低温InGaN垒层62的生长温度和AlGaN垒层63的生长温度均低于高温GaN垒层52的生长温度。
可选地,高温InGaN阱层51的生长温度可以为780-820℃,高温GaN垒层52的生长温度可以为890-940℃。
优选地,高温InGaN阱层51的生长温度可以为790-810℃,高温GaN垒层52的生长温度可以为910-930℃。
可选地,高温InGaN阱层51的厚度可以为1-3nm,高温GaN垒层52的厚度可以为8-14nm。
优选地,高温InGaN阱层51的厚度可以为1-2nm,高温GaN垒层52的厚度可以为10-12nm。
可选地,高温InGaN阱层51的层数可以为4-10,高温GaN垒层52的层数可以为4-10。
优选地,高温InGaN阱层51的层数可以为6-8,高温GaN垒层52的层数可以为6-8。
可选地,低温InGaN阱层61的生长温度可以为760-790℃,低温InGaN垒层62和AlGaN垒层63的生长温度可以为880-930℃。
优选地,低温InGaN阱层61的生长温度可以为780-790℃,低温InGaN垒层62和AlGaN垒层63的生长温度可以为900-920℃。
可选地,低温InGaN阱层61的厚度可以为2-3.5nm,低温InGaN垒层62和AlGaN垒层63的厚度之和可以为8-10nm。
优选地,低温InGaN阱层61的厚度可以为2-3nm,低温InGaN垒层62和AlGaN垒层63的厚度之和可以为5-15nm。
可选地,低温有源子层60的层数可以为8-14。
优选地,低温有源子层60的层数可以为8-10。
本发明实施例通过先形成生长温度较高的高温有源层,提高了反应分子的迁移率,反应迅速且充分,晶格质量较好,提高了发光二极管的光电性能,再在晶格质量较好的高温有源层上形成生长温度较低的低温有源层,In不容易析出,尽可能地提高了In的并入效率,提高了发光二极管的发光效率,由于晶格质量是随着发光二极管的生长过程缓慢变化的,因此整体的晶格质量不会较差,避免了一个生长温度同时兼顾晶格质量和In的并入效率,对InGaN层的生长温度设置要求较低,降低了工艺难度和风险。而且,低温有源层中的低温InGaN阱层和低温InGaN垒层属于同质,应力较小,极化效应小,因此生长到低温InGaN垒层时的晶格质量较好,然后再在低温InGaN阱层和低温InGaN垒层上生长属于异质的AlGaN垒层,由于晶格质量是缓慢变化的,并且低温InGaN阱层和低温InGaN垒层具有一定的厚度,因此AlGaN垒层与低温InGaN垒层之间不会造成较大的晶格失配和极化效应,能有效地释放应力,电子和空穴在低温InGaN阱层中的复合效率较高,有效提高了发光二极管的发光效率。另外,AlGaN的禁带宽度大于GaN,低温有源层中的AlGaN垒层可以提高势垒高度,减少电子溢出,增加了电子与空穴有效复合的几率,进一步提高了发光二极管的发光效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,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)

1.一种发光二极管的生长方法,其特征在于,所述生长方法包括:
依次在衬底上生长低温缓冲层、高温缓冲层、N型层;
在所述N型层上交替生长高温InGaN阱层和高温GaN垒层,形成高温有源层;
在所述高温有源层上生长若干层低温有源子层,形成低温有源层;
在所述低温有源层上生长P型层;
其中,生长每层所述低温有源子层,包括:
生长低温InGaN阱层,所述低温InGaN阱层的生长温度低于所述高温InGaN阱层的生长温度;
开启N源和In源,形成InN;
关闭In源并开启Ga源,形成GaN,并且之前形成的InN渗入所述GaN中生成低温InGaN垒层,所述低温InGaN垒层的生长温度低于所述高温GaN垒层的生长温度;
开启Al源,在所述低温InGaN垒层上生长AlGaN垒层,所述AlGaN垒层的生长温度低于所述高温GaN垒层的生长温度。
2.根据权利要求1所述的生长方法,其特征在于,所述高温InGaN阱层的生长温度为780-820℃,所述高温GaN垒层的生长温度为890-940℃。
3.根据权利要求1或2所述的生长方法,其特征在于,所述高温InGaN阱层的厚度为1-3nm,所述高温GaN垒层的厚度为10-12nm。
4.根据权利要求1或2所述的生长方法,其特征在于,所述高温InGaN阱层的层数为4-10,所述高温GaN垒层的层数为4-10。
5.根据权利要求1或2所述的生长方法,其特征在于,所述低温InGaN阱层的生长温度为760-790℃,所述低温InGaN垒层和所述AlGaN垒层的生长温度为880-930℃。
6.根据权利要求1或2所述的生长方法,其特征在于,所述低温InGaN阱层的厚度为2-3.5nm,所述低温InGaN垒层和所述AlGaN垒层的厚度之和为8-10nm。
7.根据权利要求1或2所述的生长方法,其特征在于,所述低温有源子层的层数为8-14。
8.一种发光二极管,所述发光二极管包括衬底、以及依次层叠在所述衬底上的低温缓冲层、高温缓冲层、N型层、P型层,其特征在于,在所述N型层和所述P型层之间依次生长高温有源层、低温有源层,所述高温有源层由交替生长的高温InGaN阱层和高温GaN垒层形成,所述低温有源层由若干层低温有源子层形成,每层所述低温有源子层包括依次层叠的低温InGaN阱层、低温InGaN垒层、AlGaN垒层,所述低温InGaN阱层的生长温度低于所述高温InGaN阱层的生长温度,所述低温InGaN垒层是由先形成的InN渗入后形成的GaN中生成的,所述低温InGaN垒层的生长温度和所述AlGaN垒层的生长温度均低于所述高温GaN垒层的生长温度。
9.根据权利要求8所述的发光二极管,其特征在于,所述高温InGaN阱层的生长温度为780-820℃,所述高温GaN垒层的生长温度为890-940℃。
10.根据权利要求8或9所述的发光二极管,其特征在于,所述低温InGaN阱层的生长温度为760-790℃,所述低温InGaN垒层和所述AlGaN垒层的生长温度为880-930℃。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104900778A (zh) * 2015-05-18 2015-09-09 华灿光电(苏州)有限公司 一种发光二极管外延片的生长方法及外延片
CN110335923A (zh) * 2019-06-21 2019-10-15 山东浪潮华光光电子股份有限公司 一种多量子阱结构、led外延片及其制备方法
CN111916541A (zh) * 2020-07-29 2020-11-10 华灿光电(浙江)有限公司 发光二极管外延片及其制备方法
CN115425128A (zh) * 2022-10-21 2022-12-02 至善时代智能科技(北京)有限公司 一种紫外led外延结构及其制备方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109860345B (zh) * 2019-01-18 2020-01-10 湘能华磊光电股份有限公司 一种led外延结构生长方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050191778A1 (en) * 2002-11-06 2005-09-01 Sanken Electric Co., Ltd. Light-emitting semiconductor device having a quantum well active layer, and method of fabrication
CN1677697A (zh) * 2004-03-29 2005-10-05 炬鑫科技股份有限公司 氮化镓系化合物半导体的外延结构及其制作方法
CN103066174A (zh) * 2013-01-10 2013-04-24 合肥彩虹蓝光科技有限公司 一种提高GaN基LED发光效率的外延结构及生长方法
CN203398149U (zh) * 2013-03-11 2014-01-15 江门市奥伦德光电有限公司 一种新型GaN基发光二极管外延结构

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050191778A1 (en) * 2002-11-06 2005-09-01 Sanken Electric Co., Ltd. Light-emitting semiconductor device having a quantum well active layer, and method of fabrication
CN1677697A (zh) * 2004-03-29 2005-10-05 炬鑫科技股份有限公司 氮化镓系化合物半导体的外延结构及其制作方法
CN103066174A (zh) * 2013-01-10 2013-04-24 合肥彩虹蓝光科技有限公司 一种提高GaN基LED发光效率的外延结构及生长方法
CN203398149U (zh) * 2013-03-11 2014-01-15 江门市奥伦德光电有限公司 一种新型GaN基发光二极管外延结构

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104900778A (zh) * 2015-05-18 2015-09-09 华灿光电(苏州)有限公司 一种发光二极管外延片的生长方法及外延片
CN104900778B (zh) * 2015-05-18 2018-01-09 华灿光电(苏州)有限公司 一种发光二极管外延片的生长方法及外延片
CN110335923A (zh) * 2019-06-21 2019-10-15 山东浪潮华光光电子股份有限公司 一种多量子阱结构、led外延片及其制备方法
CN111916541A (zh) * 2020-07-29 2020-11-10 华灿光电(浙江)有限公司 发光二极管外延片及其制备方法
CN115425128A (zh) * 2022-10-21 2022-12-02 至善时代智能科技(北京)有限公司 一种紫外led外延结构及其制备方法

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