CN106887493B - 一种发光二极管的外延片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发光二极管的外延片及其制备方法，属于半导体技术领域。外延片包括有源层等，有源层包括多个量子阱子层和多个量子垒子层，多个量子阱子层和多个量子垒子层交替层叠设置，多个量子垒子层沿外延片的层叠方向依次属于第一量子垒、第二量子垒、第三量子垒；第一量子垒为掺有Si的铝镓氮层或者掺有Si的氮化镓层，第二量子垒为掺有Si的铝镓氮层或者掺有Si的氮化镓层或者未掺杂的铝镓氮层或者未掺杂的氮化镓层，第三量子垒由未掺杂的铝镓氮层和未掺杂的铟镓氮层组成，第一量子垒中Si的掺杂浓度大于第二量子垒中Si的掺杂浓度。本发明在不降低光效的情况下有效降低正向工作电压。
Description
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外延片及其制备方法。
背景技术
发光二极管(英文：Light Emitting Diode，简称：LED)具有成本低、节能环保、使用寿命长等特点，广泛应用于照明、显示屏、信号灯、背光源等领域。
近年来，LED的光效越来越高，但是光效的提升都伴随着正向工作电压的升高。另外，为了解决LED内的蓝宝石衬底和GaN外延层之间的晶格失配，以及InGaN量子阱和GaN量子垒之间的晶格失配问题，需要在LED内增加缓冲层和应力释放层，但是新增的缓冲层和应力释放层又会进一步升高LED的正向工作电压。
目前，常用的降低LED的正向工作电压的方法是在LED内各层中增加Si的掺杂量，但是这种方法会造成电子和空穴的非辐射复合增多，带来降低光效的副作用，光效的提升效果有限。
发明内容
为了解决现有技术光效的提升效果有限的问题，本发明实施例提供了一种发光二极管的外延片及其制备方法。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外延片，所述外延片包括衬底、以及依次层叠在所述衬底上的缓冲层、非掺杂氮化镓层、N型氮化镓层、应力释放层、有源层、P型电子阻挡层、P型氮化镓层，所述有源层包括多个量子阱子层和多个量子垒子层，所述多个量子阱子层和所述多个量子垒子层交替层叠设置，所述多个量子阱子层均为铟镓氮层，所述多个量子垒子层沿所述外延片的层叠方向依次属于第一量子垒、第二量子垒、第三量子垒；属于第一量子垒的每个所述量子垒子层为掺有Si的铝镓氮层、或者掺有Si的氮化镓层，属于第二量子垒的每个所述量子垒子层为掺有Si的铝镓氮层、或者掺有Si的氮化镓层、或者未掺杂的铝镓氮层、或者未掺杂的氮化镓层，属于第三量子垒的每个所述量子垒子层由未掺杂的铝镓氮层和未掺杂的铟镓氮层组成，属于第一量子垒的每个所述量子垒子层中Si的掺杂浓度大于属于第二量子垒的每个所述量子垒子层中Si的掺杂浓度。
可选地，属于第一量子垒的每个所述量子垒子层的厚度小于属于第二量子垒的每个所述量子垒子层的厚度，属于第二量子垒的每个所述量子垒子层的厚度小于属于第三量子垒的每个所述量子垒子层的厚度。
可选地，属于第二量子垒的所有所述量子垒子层分成掺有Si的部分和未掺杂的部分，沿所述外延片的层叠方向，所述掺有Si的部分位于所述未掺杂的部分的中间。
优选地，所述掺有Si的部分中Si的掺杂浓度沿所述外延片的层叠方向先线性增大再线性减小。
可选地，属于第一量子垒的每个所述量子垒子层中Si的掺杂浓度为2×1018～4×1018cm-3。
可选地，所述量子垒子层的层数为6～18层。
优选地，属于第一量子垒的所有所述量子垒子层的层数为2～4层。
可选地，所述外延片还包括设置在所述N型氮化镓层和所述应力释放层之间的N型铝镓氮层。
另一方面，本发明实施例提供了一种发光二极管的外延片的制备方法，所述制备方法包括：
提供一衬底；
在所述衬底上依次生长缓冲层、非掺杂氮化镓层、N型氮化镓层、应力释放层、有源层、P型电子阻挡层、P型氮化镓层；
其中，所述有源层包括多个量子阱子层和多个量子垒子层，所述多个量子阱子层和所述多个量子垒子层交替层叠设置，所述多个量子阱子层均为铟镓氮层，所述多个量子垒子层沿所述外延片的层叠方向依次属于第一量子垒、第二量子垒、第三量子垒；属于第一量子垒的每个所述量子垒子层为掺有Si的铝镓氮层、或者掺有Si的氮化镓层，属于第二量子垒的每个所述量子垒子层为掺有Si的铝镓氮层、或者掺有Si的氮化镓层、或者未掺杂的铝镓氮层、或者未掺杂的氮化镓层，属于第三量子垒的每个所述量子垒子层由未掺杂的铝镓氮层和未掺杂的铟镓氮层组成，属于第一量子垒的每个所述量子垒子层中Si的掺杂浓度大于属于第二量子垒的每个所述量子垒子层中Si的掺杂浓度。
可选地，所述制备方法还包括：
在所述N型氮化镓层和所述应力释放层之间生长N型铝镓氮层。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过将有源层中的量子垒子层分成第一量子垒、第二量子垒、第三量子垒，第一量子垒为掺有Si的铝镓氮层、或者掺有Si的氮化镓层，第二量子垒为掺有Si的铝镓氮层、或者掺有Si的氮化镓层、或者未掺杂的铝镓氮层、或者未掺杂的氮化镓层，第三量子垒由未掺杂的铝镓氮层和未掺杂的铟镓氮层组成，第一量子垒高掺Si，可以增强电流的扩展能力，有效降低正向工作电压，同时第二量子垒低掺Si，第三量子垒不掺杂Si，Si的掺杂浓度沿外延层的层叠方向减小，可以将电子阻挡在量子阱子层中进行复合发光，不会造成光效的降低。
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外延片的结构示意图；
图2是本发明实施例一提供的有源层的结构示意图；
图3是本发明实施例一提供的量子垒子层中Si的掺杂浓度的分布示意图；
图4是本发明实施例一提供的量子垒子层生长时间的分布示意图；
图5是本发明实施例一提供的正向工作电压的对比示意图；
图6是本发明实施例一提供的抗静电能力的对比示意图；
图7是本发明实施例一提供的第二量子垒中Si的掺杂浓度的变化示意图；
图8是本发明实施例二提供的一种发光二极管的外延片的制备方法的流程图；
图9a-图9i是本发明实施例二提供的外延片制备过程中的结构示意图。
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外延片，参见图1，该外延片包括衬底1、以及依次层叠在衬底上的缓冲层2、非掺杂氮化镓层3、N型氮化镓层4、应力释放层5、有源层6、P型电子阻挡层7、P型氮化镓层8。
在本实施例中，参见图2，有源层6包括多个量子阱子层61和多个量子垒子层，多个量子阱子层61和多个量子垒子层交替层叠设置，多个量子阱子层61均为铟镓氮层，多个量子垒子层沿外延片的层叠方向(如图中箭头所示)依次属于第一量子垒62a、第二量子垒62b、第三量子垒62c。属于第一量子垒的每个量子垒子层为掺有Si的铝镓氮层、或者掺有Si的氮化镓层，属于第二量子垒的每个量子垒子层为掺有Si的铝镓氮层、或者掺有Si的氮化镓层、或者未掺杂的铝镓氮层、或者未掺杂的氮化镓层，属于第三量子垒的每个量子垒子层由未掺杂的铝镓氮层和未掺杂的铟镓氮层组成，属于第一量子垒的每个量子垒子层中Si的掺杂浓度大于属于第二量子垒的每个量子垒子层中Si的掺杂浓度。
例如，如图2所示，有源层6包括16层量子阱子层61和16层量子垒子层，16层量子垒子层中，沿外延片的层叠方向，第1层至第3层量子垒子层属于第一量子垒62a，第4层至第15层量子垒子层属于第二量子垒62b，第16层量子垒子层属于第三量子垒62c。如图3所示，第1层至第3层量子垒子层中Si的掺杂浓度为4×1018cm-3，第4层至第15层量子垒子层中Si的掺杂浓度为0.5×1018cm-3，第16层量子垒子层中Si的掺杂浓度为0。
通过将有源层中的量子垒子层分成第一量子垒、第二量子垒、第三量子垒，第一量子垒为掺有Si的铝镓氮层、或者掺有Si的氮化镓层，第二量子垒为掺有Si的铝镓氮层、或者掺有Si的氮化镓层、或者未掺杂的铝镓氮层、或者未掺杂的氮化镓层，第三量子垒由未掺杂的铝镓氮层和未掺杂的铟镓氮层组成，第一量子垒高掺Si，可以增强电流的扩展能力，有效降低正向工作电压，同时第二量子垒低掺Si，第三量子垒不掺杂Si，Si的掺杂浓度沿外延层的层叠方向减小，可以将电子阻挡在量子阱子层中进行复合发光，不会造成光效的降低。
可选地，属于第一量子垒的每个量子垒子层的厚度可以小于属于第二量子垒的每个量子垒子层的厚度，属于第二量子垒的每个量子垒子层的厚度可以小于属于第三量子垒的每个量子垒子层的厚度。
例如，参见图4，在各个量子垒子层的生长速率的情况中，第一量子垒的生长时间为150s，第二量子垒的生长时间为180s，第三量子垒的生长时间为250s，第一量子垒、第二量子垒、第三量子垒的厚度比为15:18:25。
通过在Si的掺杂浓度沿外延层的层叠方向减小的情况下，沿外延层的层叠方向增加各层的厚度，进一步将电子阻挡在量子阱子层内，降低电子的迁移速率，使电子进行择优迁移，改善电流的横向扩展，在不降低光效的前提下大幅度降低正向工作电压，同时改善漏电，提高外延片的抗静电能力。外延片制成的芯片在4000v的测试条件下，与现有芯片相比，正向工作电压降低0.15V左右(如图5所示)，抗静电能力提高19％左右(如图6所示)。
可选地，属于第一量子垒的每个量子垒子层的厚度、属于第二量子垒的每个量子垒子层的厚度、属于第三量子垒的每个量子垒子层的厚度可以相同，实现更为简单方便。
可选地，属于第二量子垒的所有量子垒子层可以分成掺有Si的部分和未掺杂的部分，掺有Si的部分为掺有Si的铝镓氮层、或者掺有Si的氮化镓层，未掺杂的部分为未掺杂的铝镓氮层、或者未掺杂的氮化镓层；沿外延片的层叠方向，掺有Si的部分位于未掺杂的部分的中间。
优选地，掺有Si的部分中Si的掺杂浓度可以沿外延片的层叠方向先线性增大再线性减小。
例如，参见图7，第二量子垒的生长时间为200s，0～70s的时间段内Si的掺杂浓度为0，70～130s的时间段内Si的掺杂浓度先从0增大至0.5×1018cm-3，再从0.5×1018cm-3减小至0，130～200s的时间段内Si的掺杂浓度为0。
通过将第二量子垒中Si的掺杂浓度沿外延片的层叠方向先增大再减小，有利于将电子限制在量子阱子层中进行复合发光、以及电子进行横向扩展，改善电流的扩展能力，降低正向工作电压，同时减少漏电通道。
可选地，属于第一量子垒的每个量子垒子层中Si的掺杂浓度可以为2×1018～4×1018cm-3。当属于第一量子垒的每个量子垒子层中Si的掺杂浓度小于2×1018cm-3时，无法有效降低正向工作电压；当属于第一量子垒的每个量子垒子层中Si的掺杂浓度大于4×1018cm-3时，第一量子垒中的Si过量成为杂质，降低反向击穿电压，最终造成漏电和失效。
可选地，量子垒子层的层数可以为6～18层。
优选地，属于第一量子垒的所有量子垒子层的层数可以为2～4层。当属于第一量子垒的所有量子垒子层的层数小于2层时，无法有效降低正向工作电压；当属于第一量子垒的所有量子垒子层的层数大于4层时，有源层中Si过量成为杂质，降低反向击穿电压，最终造成漏电和失效。
可选地，如图1所示，外延片还可以包括设置在N型氮化镓层4和应力释放层5之间的N型铝镓氮层9，以利于电子的横向扩展，进一步降低正向工作电压。
具体地，衬底可以为蓝宝石衬底，衬底的尺寸可以大于或等于2英寸。
具体地，缓冲层可以为氮化镓层，也可以包括多层氮化镓子层和多层铝镓氮子层，多层氮化镓子层和多层铝镓氮子层交替层叠设置。
具体地，N型氮化镓层可以为N型掺杂的氮化镓层，也可以包括多层N型掺杂的氮化镓子层，各层N型掺杂的氮化镓子层中N型掺杂剂的掺杂浓度各不相同。
具体地，应力释放层可以包括依次层叠的第一氮化镓子层、超晶格子层、第二氮化镓子层，超晶格子层包括多层铟镓氮子层和多层氮化镓子层，多层铟镓氮子层和多层氮化镓子层交替层叠设置。
具体地，P型电子阻挡层可以为P型掺杂的铝镓氮层，也可以包括多层P型掺杂的铝镓氮子层和多层P型掺杂的氮化镓子层，多层P型掺杂的铝镓氮子层和多层P型掺杂的氮化镓子层交替层叠设置。
具体地，P型氮化镓层可以为P型掺杂的氮化镓层，也可以包括多层P型掺杂的氮化镓子层，各层P型掺杂的氮化镓子层中P型掺杂剂的掺杂浓度各不相同。
实施例二
本发明实施例提供了一种发光二极管的外延片的制备方法，适用于制备实施例一提供的外延片。
在本实施例中，采用金属有机化合物化学气相沉淀(英文：Metal organicChemical Vapor Deposition，简称：MOCVD)技术生长外延片，采用三甲基镓或者三乙基镓作为镓源，高纯氨气(NH3)作为氮源，三甲基铟作为铟源，三甲基铝作为铝源，采用硅烷作为N型掺杂剂，采用二茂镁作为P型掺杂剂。
具体地，参见图8，该制备方法包括：
步骤200：提供一衬底。
图9a为步骤200执行之后的外延片的结构示意图。其中，1为衬底。
具体地，衬底可以为蓝宝石衬底，衬底的尺寸可以大于或等于2英寸。
步骤201：在衬底上生长缓冲层。
图9b为步骤201执行之后的外延片的结构示意图。其中，2为缓冲层。
具体地，缓冲层可以为氮化镓层，也可以包括多层氮化镓子层和多层铝镓氮子层，多层氮化镓子层和多层铝镓氮子层交替层叠设置。
步骤202：在缓冲层上生长未掺杂氮化镓层。
图9c为步骤202执行之后的外延片的结构示意图。其中，3为未掺杂氮化镓层。
具体地，未掺杂氮化镓层可以为没有掺杂的氮化镓层，也可以包括多层没有掺杂的氮化镓子层，各层没有掺杂的氮化镓子层的生长温度各不相同。
步骤203：在未掺杂氮化镓层上生长N型氮化镓层。
图9d为步骤203执行之后的外延片的结构示意图。其中，4为N型氮化镓层。
具体地，N型氮化镓层可以为N型掺杂的氮化镓层，也可以包括多层N型掺杂的氮化镓子层，各层N型掺杂的氮化镓子层中N型掺杂剂的掺杂浓度各不相同。
步骤204：在N型氮化镓层上生长N型电流扩展层。该步骤204为可选步骤。
图9e为步骤204执行之后的外延片的结构示意图。其中，9为N型电流扩展层。
在本实施例中，N型电流扩展层为N型掺杂的AlGaN层，有利于电流扩展，改善应力释放层降低光效的影响。
步骤205：生长应力释放层。
图9f为步骤205执行之后的外延片的结构示意图。其中，5为应力释放层。
具体地，应力释放层可以包括依次层叠的第一氮化镓子层、超晶格子层、第二氮化镓子层，超晶格子层包括多层铟镓氮子层和多层氮化镓子层，多层铟镓氮子层和多层氮化镓子层交替层叠设置。
步骤206：在应力释放层上生长有源层。
图9g为步骤206执行之后的外延片的结构示意图。其中，6为有源层。
在本实施例中，有源层包括多个量子阱子层和多个量子垒子层，多个量子阱子层和多个量子垒子层交替层叠设置，多个量子阱子层均为铟镓氮层，多个量子垒子层沿外延片的层叠方向依次属于第一量子垒、第二量子垒、第三量子垒。属于第一量子垒的每个量子垒子层为掺有Si的铝镓氮层、或者掺有Si的氮化镓层，属于第二量子垒的每个量子垒子层为掺有Si的铝镓氮层、或者掺有Si的氮化镓层、或者未掺杂的铝镓氮层、或者未掺杂的氮化镓层，属于第三量子垒的每个量子垒子层由未掺杂的铝镓氮层和未掺杂的铟镓氮层组成，属于第一量子垒的每个量子垒子层中Si的掺杂浓度大于属于第二量子垒的每个量子垒子层中Si的掺杂浓度。
通过将有源层中的量子垒子层分成第一量子垒、第二量子垒、第三量子垒，第一量子垒为掺有Si的铝镓氮层、或者掺有Si的氮化镓层，第二量子垒为掺有Si的铝镓氮层、或者掺有Si的氮化镓层、或者未掺杂的铝镓氮层、或者未掺杂的氮化镓层，第三量子垒由未掺杂的铝镓氮层和未掺杂的铟镓氮层组成，第一量子垒高掺Si，可以增强电流的扩展能力，有效降低正向工作电压，同时第二量子垒低掺Si，第三量子垒不掺杂Si，Si的掺杂浓度沿外延层的层叠方向减小，可以将电子阻挡在量子阱子层中进行复合发光，不会造成光效的降低。
可选地，属于第一量子垒的每个量子垒子层的厚度可以小于属于第二量子垒的每个量子垒子层的厚度，属于第二量子垒的每个量子垒子层的厚度可以小于属于第三量子垒的每个量子垒子层的厚度。
通过在Si的掺杂浓度沿外延层的层叠方向减小的情况下，沿外延层的层叠方向增加各层的厚度，进一步将电子阻挡在量子阱子层内，降低电子的迁移速率，使电子进行择优迁移，改善电流的横向扩展，在不降低光效的前提下大幅度降低正向工作电压，同时改善漏电，提高外延片的抗静电能力。外延片制成的芯片在4000v的测试条件下，与现有芯片相比，正向工作电压降低0.15V左右，抗静电能力提高19％左右。
可选地，属于第一量子垒的每个量子垒子层的厚度、属于第二量子垒的每个量子垒子层的厚度、属于第三量子垒的每个量子垒子层的厚度可以相同，实现更为简单方便。
可选地，属于第二量子垒的所有量子垒子层可以分成掺有Si的部分和未掺杂的部分，掺有Si的部分为掺有Si的铝镓氮层、或者掺有Si的氮化镓层，未掺杂的部分为未掺杂的铝镓氮层、或者未掺杂的氮化镓层；沿外延片的层叠方向，掺有Si的部分位于未掺杂的部分的中间。
优选地，掺有Si的部分中Si的掺杂浓度可以沿外延片的层叠方向先线性增大再线性减小。
通过将第二量子垒中Si的掺杂浓度沿外延片的层叠方向先增大再减小，有利于将电子限制在量子阱子层中进行复合发光、以及电子进行横向扩展，改善电流的扩展能力，降低正向工作电压，同时减少漏电通道。
可选地，属于第一量子垒的每个量子垒子层中Si的掺杂浓度可以为2×1018～4×1018cm-3。当属于第一量子垒的每个量子垒子层中Si的掺杂浓度小于2×1018cm-3时，无法有效降低正向工作电压；当属于第一量子垒的每个量子垒子层中Si的掺杂浓度大于4×1018cm-3时，第一量子垒中的Si过量成为杂质，降低反向击穿电压，最终造成漏电和失效。
可选地，量子垒子层的层数可以为6～18层。
优选地，属于第一量子垒的所有量子垒子层的层数可以为2～4层。当属于第一量子垒的所有量子垒子层的层数小于2层时，无法有效降低正向工作电压；当属于第一量子垒的所有量子垒子层的层数大于4层时，有源层中Si过量成为杂质，降低反向击穿电压，最终造成漏电和失效。
步骤207：在有源层上生长P型电子阻挡层。
图9h为步骤207执行之后的外延片的结构示意图。其中，7为P型电子阻挡层。
具体地，P型电子阻挡层可以为P型掺杂的铝镓氮层，也可以包括多层P型掺杂的铝镓氮子层和多层P型掺杂的氮化镓子层，多层P型掺杂的铝镓氮子层和多层P型掺杂的氮化镓子层交替层叠设置。
步骤208：在P型电子阻挡层上生长P型氮化镓层。
图9i为步骤208执行之后的外延片的结构示意图。其中，8为P型氮化镓层。
具体地，P型氮化镓层可以为P型掺杂的氮化镓层，也可以包括多层P型掺杂的氮化镓子层，各层P型掺杂的氮化镓子层中P型掺杂剂的掺杂浓度各不相同。
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 (9)
1.一种发光二极管的外延片，所述外延片包括衬底、以及依次层叠在所述衬底上的缓冲层、非掺杂氮化镓层、N型氮化镓层、应力释放层、有源层、P型电子阻挡层、P型氮化镓层，所述有源层包括多个量子阱子层和多个量子垒子层，所述多个量子阱子层和所述多个量子垒子层交替层叠设置，所述多个量子阱子层均为铟镓氮层，其特征在于，所述多个量子垒子层沿所述外延片的层叠方向依次属于第一量子垒、第二量子垒、第三量子垒；属于第一量子垒的每个所述量子垒子层为掺有Si的铝镓氮层、或者掺有Si的氮化镓层，属于第二量子垒的每个所述量子垒子层为掺有Si的铝镓氮层、或者掺有Si的氮化镓层、或者未掺杂的铝镓氮层、或者未掺杂的氮化镓层，属于第三量子垒的每个所述量子垒子层由未掺杂的铝镓氮层和未掺杂的铟镓氮层组成，属于第一量子垒的每个所述量子垒子层中Si的掺杂浓度大于属于第二量子垒的每个所述量子垒子层中Si的掺杂浓度；属于第一量子垒的每个所述量子垒子层的厚度小于属于第二量子垒的所有所述量子垒子层的厚度，属于第二量子垒的每个所述量子垒子层的厚度小于属于第三量子垒的每个所述量子垒子层的厚度。
2.根据权利要求1所述的外延片，其特征在于，属于第二量子垒的所有所述量子垒子层分成掺有Si的部分和未掺杂的部分，沿所述外延片的层叠方向，属于第二量子垒子层的每个所述量子垒子层中所述掺有Si的部分位于对应所述量子垒子层的所述未掺杂的部分的中间。
3.根据权利要求2所述的外延片，其特征在于，属于第二量子垒子层的每个所述量子垒子层中所述掺有Si的部分中Si的掺杂浓度沿所述外延片的层叠方向先线性增大再线性减小。
4.根据权利要求1所述的外延片，其特征在于，属于第一量子垒的每个所述量子垒子层中Si的掺杂浓度为2×1018～4×1018cm-3。
5.根据权利要求1所述的外延片，其特征在于，所述量子垒子层的层数为6～18层。
6.根据权利要求5所述的外延片，其特征在于，属于第一量子垒的所有所述量子垒子层的层数为2～4层。
7.根据权利要求1所述的外延片，其特征在于，所述外延片还包括设置在所述N型氮化镓层和所述应力释放层之间的N型铝镓氮层。
8.一种发光二极管的外延片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
提供一衬底；
在所述衬底上依次生长缓冲层、非掺杂氮化镓层、N型氮化镓层、应力释放层、有源层、P型电子阻挡层、P型氮化镓层；
其中，所述有源层包括多个量子阱子层和多个量子垒子层，所述多个量子阱子层和所述多个量子垒子层交替层叠设置，所述多个量子阱子层均为铟镓氮层，所述多个量子垒子层沿所述外延片的层叠方向依次属于第一量子垒、第二量子垒、第三量子垒；属于第一量子垒的每个所述量子垒子层为掺有Si的铝镓氮层、或者掺有Si的氮化镓层，属于第二量子垒的每个所述量子垒子层为掺有Si的铝镓氮层、或者掺有Si的氮化镓层、或者未掺杂的铝镓氮层、或者未掺杂的氮化镓层，属于第三量子垒的每个所述量子垒子层由未掺杂的铝镓氮层和未掺杂的铟镓氮层组成，属于第一量子垒的每个所述量子垒子层中Si的掺杂浓度大于属于第二量子垒的每个所述量子垒子层中Si的掺杂浓度；属于第一量子垒的每个所述量子垒子层的厚度小于属于第二量子垒的所有所述量子垒子层的厚度，属于第二量子垒的每个所述量子垒子层的厚度小于属于第三量子垒的每个所述量子垒子层的厚度。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：
在所述N型氮化镓层和所述应力释放层之间生长N型铝镓氮层。
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