CN108110104A - 一种发光二极管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种发光二极管及其制备方法，发光二极管将传统结构中多量子阱层的最后一层量子垒层和电子阻挡层替换为包括多个第一类超晶格层和多个第二类超晶格层的超晶格结构，该超晶格结构减少了最后一层量子垒层的极化电场强度，增加了其电子空穴波函数交迭程度，有利于其辐射复合发光，并且超晶格结构不仅降低了发光二极管的制备难度，而且使得生长高质量的超晶格结构和第二型接触层成为可能。另外，超晶格结构的存在还使得整个第二型结构层的导带电子势垒高度进一步提升，大大减少了电子泄露，同时降低了价带空穴的势垒高度，促进了空穴的传输，极大提升了多量子阱层的内量子效率，减少效率骤降，大幅提升了发光二极管的整体发光功率。
Description
技术领域
本申请涉及半导体技术领域，更具体地说，涉及一种发光二极管及其制备方法。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode，LED)，也称为电致发光二极管，是LED灯的核心组件。随着发光二极管技术的快速发展，发光二极管在各领域中的应用越来越广泛。
III-V族氮化物，由于其直接带隙半导体的特性，具有禁带宽度大、击穿电场高、电子饱和迁移率高等优异的物理特性，在电学、光学领域受到广泛的关注。其中，以GaN基为主要材料的蓝光、白光发光二极管已经实现了超过以往任何常规光源的效率，并且广泛应用于各种新兴行业。然而，迄今为止，我们只利用了GaN基材料发射光谱中非常窄的一部分，通过向GaN基材料中添加AlN,可以实现在整个紫外波段中发光。此外，紫外发光二极管在众多领域都有应用，比如紫外固化、空气和水净化、日常照明等，然而现阶段由于生产工艺水平的限制，紫外波段发光二极管的大规模应用依旧存在很多问题，现有技术中的紫外波段的发光二极管的结构主要包括衬底、缓冲层、铝镓氮电流扩展层、多量子阱层、电子阻挡层和P型接触层，由于电子阻挡层的平均铝组分较高，制备难度较大，并且由于电子阻挡层与多量子阱层中最后一层量子垒之间存在的强极化场，不利于电子空穴的辐射复合，限制了发光二极管的内量子效率的进一步提升。
发明内容
为解决上述技术问题，本申请提供了一种发光二极管及其制备方法，以实现降低紫外波段的发光二极管的制备难度，提升发光二极管的内量子效率的目的。
为实现上述技术目的，本申请实施例提供了如下技术方案：
一种发光二极管，包括：
衬底；
在所述衬底表面依次堆叠的缓冲层、第一型电流扩展层、多量子阱层和第二型接触层；其中，
所述多量子阱层包括多个堆叠设置的量子周期层和位于多个量子周期层背离衬底一侧的超晶格结构，所述量子周期层包括量子垒层和位于所述量子垒层背离所述衬底一侧的量子阱层，所述第二型接触层位于与所述衬底距离最大的量子阱层背离衬底一侧表面；
所述超晶格结构包括多个第一类超晶格层和多个第二类超晶格层，所述第一类超晶格层和第二类超晶格层交替堆叠设置，从衬底开始由下往上排列的多个第一类超晶格层中的铝组分依次排列，构成第一数组，所述第一数组中的元素呈先增加后减小的排布方式。
可选的，所述第一数组中的元素的最大值的取值范围为0.75±0.05，包括端点值。
可选的，所述超晶格结构包括N个第一类超晶格层，N为奇数；
所述第一数组中排布顺序为(N+1)/2的元素为所述第一数组中取值最大的元素。
可选的，多个第二类超晶格层中的铝组分取值相同。
可选的，所述超晶格结构包括M个第二类超晶格层，从衬底开始由下往上排列的多个第二类超晶格层中的铝组分依次排列，构成第二数组，所述第二数组中的前X个元素的取值相同，所述第二数组中第X+1个元素到第M个元素呈递减方式排布。
可选的，所述超晶格结构包括M个第二类超晶格层，从衬底开始由下往上排列的多个第二类超晶格层中的铝组分依次排列，构成第二数组，所述第二数组中的元素呈先增加后减小的排布方式。
可选的，所述第二数组中的元素的最大值的取值范围为0.75±0.05，包括端点值。
可选的，所述衬底为c面蓝宝石衬底；
所述缓冲层为氮化铝层；
所述第一型电流扩展层为N型铝镓氮层；
所述量子周期层为AlxGa1-xN/AlyGa1-yN(0<x<y<1)层；
所述超晶格结构为镁掺杂铝镓氮层。
一种发光二极管的制备方法，包括：
提供衬底；
在所述衬底表面依次形成缓冲层、第一型电流扩展层、多量子阱层和第二型接触层；其中，
所述多量子阱层包括多个堆叠设置的量子周期层和位于多个量子周期层背离衬底一侧的超晶格结构，所述量子周期层包括量子垒层和位于所述量子垒层背离所述衬底一侧的量子阱层，所述第二型接触层位于与所述衬底距离最大的量子阱层背离衬底一侧表面；
所述超晶格结构包括多个第一类超晶格层和多个第二类超晶格层，所述第一类超晶格层和第二类超晶格层交替堆叠设置，从衬底开始由下往上排列的多个第一类超晶格层中的铝组分依次排列，构成第一数组，所述第一数组中的元素呈先增加后减小的排布方式。
可选的，所述提供衬底之后，在所述衬底表面依次形成缓冲层、第一型电流扩展层、多量子阱层和第二型接触层之前还包括：
在1100℃±100℃的环境中通入氢气对所述衬底进行氢化处理5min-10min。
可选的，在所述衬底表面依次形成缓冲层、第一型电流扩展层、多量子阱层和第二型接触层包括：
在900℃-1000℃的环境下通入Al源和氮源，生长5-15nm厚的氮化铝低温成核层；
使生长的氮化铝低温成核层在1200℃-1300℃中反应4-6min，以使氮化铝低温成核层重结晶为300-400nm厚未掺杂的氮化铝层；
在所述未掺杂的氮化铝层表面生成3-5个周期氮化铝单元，每个周期的氮化铝单元包括在1000℃-1200℃生成的，V/III比为2000-2500，厚度100-150nm的第一氮化铝层，和在1200℃-1300℃生成的，V/III比为100-300，厚度400-600nm的第二氮化铝层，所述未掺杂的氮化铝层和3-5个周期的氮化铝单元构成所述缓冲层；
在1000℃-1200℃的环境下，通入Ga源和硅烷，Ga源和硅烷的V/III比为900-1100，生长0.7μm-1.4μm，掺杂浓度为1×1018cm-3-5×1018cm-3的N型铝镓氮层作为所述第一型电流扩展层；
在1000℃-1200℃的环境下，生长多个堆叠设置的量子周期层，所述量子周期层包括量子垒层和位于所述量子垒层背离所述衬底一侧的量子阱层，其中，量子垒层为硅掺杂浓度为1×1018cm-3-5×1018cm-3，厚度为10nm-12nm的铝镓氮量子垒层，量子阱层为铝镓氮量子阱层，所述铝镓氮量子垒层中的铝组分比第一型电流扩展层的铝组分小0.1-0.15，所述量子阱层中的铝组分比量子垒层中的铝组分大0.05-0.1；
在1100℃-1200℃的环境下，通入Al源、Ga源、氮源和二茂镁生长镁掺杂浓度为1×1018cm-3-5×1018cm-3的超晶格结构；
在所述超晶格结构表面生长100nm-200nm，P型掺杂浓度为5×1018cm-3-10×1018cm-3的的P型氮化镓层作为所述第二型接触层；
在800℃-900℃的氮气氛围中对所述缓冲层、第一型电流扩展层、多量子阱层和第二型接触层退火20min-30min。
从上述技术方案可以看出，本申请实施例提供了一种发光二极管及其制备方法，其中，所述发光二极管将传统结构中多量子阱层的最后一层量子垒层和电子阻挡层替换为包括多个第一类超晶格层和多个第二类超晶格层的超晶格结构，所述第一类超晶格层和第二类超晶格层交替堆叠设置，且从衬底开始由下往上排列的多个第一类超晶格层中的铝组分依次排列，构成第一数组，所述第一数组中的元素呈先增加后减小的排布方式；由多个第一类超晶格层和多个第二类超晶格层构成的超晶格结构减少了最后一层量子垒层的极化电场强度，增加了发光二极管的电子空穴波函数交迭程度，有利于其辐射复合发光；另一方面，超晶格结构的存在使得整个发光二极管中的第二型结构层的平均铝组分降低，不仅降低了发光二极管的制备难度，而且使得生长高质量的超晶格结构和第二型接触层成为可能。
进一步的，超晶格结构的存在还使得发光二极管的整个第二型结构层的导带电子势垒高度进一步提升，大大减少了电子泄露，同时降低了价带空穴的势垒高度，促进了空穴的传输，极大提升了发光二极管整个多量子阱层的内量子效率，减少效率骤降，大幅提升了发光二极管的整体发光功率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请的一个实施例提供的一种发光二极管的结构示意图；
图2为本申请的一个实施例提供的一种多量子阱层的结构示意图；
图3为本申请的一个实施例提供的一种发光二极管的制备方法的流程示意图；
图4为本申请的另一个实施例提供的一种发光二极管的制备方法的流程示意图；
图5为本申请的又一个实施例提供的一种发光二极管的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请实施例提供了一种发光二极管，如图1所示，包括：
衬底；
在所述衬底表面依次堆叠的缓冲层、第一型电流扩展层、多量子阱层和第二型接触层；其中，
所述多量子阱层包括多个堆叠设置的量子周期层和位于多个量子周期层背离衬底一侧的超晶格结构，所述量子周期层包括量子垒层和位于所述量子垒层背离所述衬底一侧的量子阱层，所述第二型接触层位于与所述衬底距离最大的量子阱层背离衬底一侧表面；
所述超晶格结构包括多个第一类超晶格层和多个第二类超晶格层，所述第一类超晶格层和第二类超晶格层交替堆叠设置，从衬底开始由下往上排列的多个第一类超晶格层中的铝组分依次排列，构成第一数组，所述第一数组中的元素呈先增加后减小的排布方式。
此外，图1中还示出了第一型电极40和第二型电极80。
需要说明的是，传统的发光二极管中的超晶格结构由奇数个量子阱层和偶数个量子垒层交替堆叠构成，并且最靠近衬底的一层和最远离衬底的一层均为量子垒层，而在本申请实施例中，参考图2，所述超晶格结构由多个超晶格层构成，我们把这些超晶格层从衬底开始由下往上依次编号，并把编号为单数的超晶格层定义为第一类超晶格层(图2中的标号51)，把编号为偶数的超晶格层定义为第二类超晶格层(图2中的标号52)，那么从衬底开始由下往上排列的这些第一类超晶格层中的铝组分依次排列，构成第一数组，第一数组的各元素(第一类超晶格层的铝组分取值)先增加后减小，即从衬底开始由下往上排列的多个第一类超晶格层中的铝组分的取值依次排列的形状与倒V型相近，因此，我们可以称这些第一类超晶格层的铝组分取值呈倒V型分布。
在本实施例中，所述发光二极管由多个第一类超晶格层和多个第二类超晶格层构成的超晶格结构减少了最后一层量子垒层的极化电场强度，增加了发光二极管的电子空穴波函数交迭程度，有利于其辐射复合发光；另一方面，超晶格结构的存在使得整个发光二极管中的第二型结构层的平均铝组分降低，不仅降低了发光二极管的制备难度，而且使得生长高质量的超晶格结构和第二型接触层成为可能。
进一步的，超晶格结构的存在还使得发光二极管的整个第二型结构层的导带电子势垒高度进一步提升，大大减少了电子泄露，同时降低了价带空穴的势垒高度，促进了空穴的传输，极大提升了发光二极管整个多量子阱层的内量子效率，减少效率骤降，大幅提升了发光二极管的整体发光功率。
可选的，所述第一数组中的元素的最大值的取值范围为0.75±0.05，包括端点值。第一数组中的元素的取值在递增到一个最大值后开始递减，这个最大值的取值可以是0.75，也可以是0.7、0.8、0.72等，但为了避免过高的铝组分取值带来的制备难度的增加，所述第一数组中的元素的最大值的取值优选为0.75，但本申请对所述第一数组中的元素的最大值的具体取值并不做限定，具体视实际情况而定。
另外，在所述第一数组中，递增和递减的步长可以相同，也可以不同。在本申请的一个实施例中，在所述第一数组中各个元素的递增和递减步长相同，均为0.05，但递增和递减的步长还可以为0.03、0.04、0.06等，例如，第一数组的形式可以是(0.5，0.55，0.6，0.65，0.7，0.75，0.7，0.65，0.6，0.55，0.5)。同样的，在第一数组中，递增和递减的步长也可以不同，并且递增的过程中的步长也可以不同，递减过程中的步长也可以不同，例如，第一数组的形式还可以是(0.5，0.56，0.6，0.63，0.69，0.75，0.71，0.63，0.58，0.56，0.5)。本申请对此并不做限定，具体视实际情况而定。
在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述超晶格结构包括N个第一类超晶格层，N为奇数；
所述第一数组中排布顺序为(N+1)/2的元素为所述第一数组中取值最大的元素。
假设N＝5，那么在这些第一类超晶格层中，位于中间的第一类超晶格层的铝组分的取值即为所述第一数组中排布顺序为(N+1)/2＝3的元素，该元素为所述第一数组中取值最大的元素即指在N个第一类超晶格层中，排布位置位于中间的第一类超晶格层的铝组分的取值最大。
在上述实施例的基础上，在本申请的另一个实施例中，多个第二类超晶格层中的铝组分的取值相同。
在上述实施例的基础上，在本申请的又一个实施例中，所述超晶格结构包括M个第二类超晶格层，从衬底开始由下往上排列的多个第二类超晶格层中的铝组分依次排列，构成第二数组，所述第二数组中的前X个元素的取值相同，所述第二数组中第X+1个元素到第M个元素呈递减方式排布。
其中，M为大于X的正整数，X为大于或等于2的正整数。
在上述实施例的基础上，在本申请的另一个实施例中，所述超晶格结构包括M个第二类超晶格层，从衬底开始由下往上排列的多个第二类超晶格层中的铝组分依次排列，构成第二数组，所述第二数组中的元素呈先增加后减小的排布方式。
同样的，M为正整数，在本实施例中，M个第二类超晶格层的铝组分同样呈倒V型排布(先增加后减小)。第二数组中的元素的递增或递减的方式可以与第一数组中的元素的递增或递减的方式相同，也可以不同。本申请对此并不做限定，具体视实际情况而定。
可选的，所述第二数组中的元素的最大值的取值范围为0.75±0.05，包括端点值。第二数组中的元素的取值在递增到一个最大值后开始递减，这个最大值的取值可以是0.75，也可以是0.7、0.8、0.72等，但为了避免过高的铝组分取值带来的制备难度的增加，所述第二数组中的元素的最大值的取值优选为0.75，但本申请对所述第二数组中的元素的最大值的具体取值并不做限定，具体视实际情况而定。
另外，在所述第二数组中，递增和递减的步长可以相同，也可以不同。在本申请的一个实施例中，在所述第二数组中各个元素的递增和递减步长相同，均为0.05，但递增和递减的步长还可以为0.03、0.04、0.06等，例如，第一数组的形式可以是(0.5，0.55，0.6，0.65，0.7，0.75，0.7，0.65，0.6，0.55，0.5)。同样的，在第二数组中，递增和递减的步长也可以不同，并且递增的过程中的步长也可以不同，递减过程中的步长也可以不同，例如，第二数组的形式还可以是(0.5，0.56，0.6，0.63，0.69，0.75，0.71，0.63，0.58，0.56，0.5)。本申请对此并不做限定，具体视实际情况而定。
可选的，所述衬底为c面蓝宝石衬底；
所述缓冲层为氮化铝层；
所述第一型电流扩展层为N型铝镓氮层；
所述量子周期层为硅掺杂铝镓氮层；
所述超晶格结构为镁掺杂铝镓氮层。
所述量子周期层中的量子垒层的表达式为AlxGa1-xN(0<x<y<1)；
所述量子周期层中的量子阱层的表达式为/AlyGa1-yN(0<x<y<1)。
相应的，本申请实施例还提供了一种发光二极管的制备方法，如图3所示，包括：
S101：提供衬底；
S102：在所述衬底表面依次形成缓冲层、第一型电流扩展层、多量子阱层和第二型接触层；其中，
所述多量子阱层包括多个堆叠设置的量子周期层和位于多个量子周期层背离衬底一侧的超晶格结构，所述量子周期层包括量子垒层和位于所述量子垒层背离所述衬底一侧的量子阱层，所述第二型接触层位于与所述衬底距离最大的量子阱层背离衬底一侧表面；
所述超晶格结构包括多个第一类超晶格层和多个第二类超晶格层，所述第一类超晶格层和第二类超晶格层交替堆叠设置，从衬底开始由下往上排列的多个第一类超晶格层中的铝组分依次排列，构成第一数组，所述第一数组中的元素呈先增加后减小的排布方式。
制备获得的发光二极管将传统结构中多量子阱层的最后一层量子垒层和电子阻挡层替换为包括多个第一类超晶格层和多个第二类超晶格层的超晶格结构，所述第一类超晶格层和第二类超晶格层交替堆叠设置，且从衬底开始由下往上排列的多个第一类超晶格层中的铝组分依次排列，构成第一数组，所述第一数组中的元素呈先增加后减小的排布方式；由多个第一类超晶格层和多个第二类超晶格层构成的超晶格结构减少了最后一层量子垒层的极化电场强度，增加了发光二极管的电子空穴波函数交迭程度，有利于其辐射复合发光；另一方面，超晶格结构的存在使得整个发光二极管中的第二型结构层的平均铝组分降低，不仅降低了发光二极管的制备难度，而且使得生长高质量的超晶格结构和第二型接触层成为可能。
进一步的，超晶格结构的存在还使得发光二极管的整个第二型结构层的导带电子势垒高度进一步提升，大大减少了电子泄露，同时降低了价带空穴的势垒高度，促进了空穴的传输，极大提升了发光二极管整个多量子阱层的内量子效率，减少效率骤降，大幅提升了发光二极管的整体发光功率。
在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，如图4所示，所述发光二极管的制备方法包括：
S201：提供衬底；
S202：在1100℃±100℃的环境中通入氢气对所述衬底进行氢化处理5min-10min；
S203：在所述衬底表面依次形成缓冲层、第一型电流扩展层、多量子阱层和第二型接触层；其中，
所述多量子阱层包括多个堆叠设置的量子周期层和位于多个量子周期层背离衬底一侧的超晶格结构，所述量子周期层包括量子垒层和位于所述量子垒层背离所述衬底一侧的量子阱层，所述第二型接触层位于与所述衬底距离最大的量子阱层背离衬底一侧表面；
所述超晶格结构包括多个第一类超晶格层和多个第二类超晶格层，所述第一类超晶格层和第二类超晶格层交替堆叠设置，从衬底开始由下往上排列的多个第一类超晶格层中的铝组分依次排列，构成第一数组，所述第一数组中的元素呈先增加后减小的排布方式。
在本实施例中，增加步骤S202的目的是清洁衬底表面，为后续生长缓冲层等结构提供良好基础。
在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，如图5所示，所述发光二极管的制备方法包括：
S301：提供衬底；
S302：在1100℃±100℃的环境中通入氢气对所述衬底进行氢化处理5min-10min；
S303：在900℃-1000℃的环境下通入Al源和氮源，生长5-15nm厚的氮化铝低温成核层；
S304：使生长的氮化铝低温成核层在1200℃-1300℃中反应4-6min，以使氮化铝低温成核层重结晶为300-400nm厚未掺杂的氮化铝层；
S305：在所述未掺杂的氮化铝层表面生成3-5个周期氮化铝单元，每个周期的氮化铝单元包括在1000℃-1200℃生成的，V/III比为2000-2500，厚度100-150nm的第一氮化铝层，和在1200℃-1300℃生成的，V/III比为100-300，厚度400-600nm的第二氮化铝层，所述未掺杂的氮化铝层和3-5个周期的氮化铝单元构成所述缓冲层；
通过步骤S303、S304和S305生长的未掺杂的氮化铝层和3-5个周期的氮化铝单元的目的是生长高质量的氮化铝层，减缓衬底与后续生长的铝镓氮层之间的晶格失配、减小位错、释放应力。
S306：在1000℃-1200℃的环境下，通入Ga源和硅烷，Ga源和硅烷的V/III比为900-1100，生长0.7μm-1.4μm，掺杂浓度为1×1018cm-3-5×1018cm-3的N型铝镓氮层作为所述第一型电流扩展层；
S307：在1000℃-1200℃的环境下，生长多个堆叠设置的量子周期层，所述量子周期层包括量子垒层和位于所述量子垒层背离所述衬底一侧的量子阱层，其中，量子垒层为硅掺杂浓度为1×1018cm-3-5×1018cm-3，厚度为10nm-12nm的铝镓氮量子垒层，量子阱层为铝镓氮量子阱层，所述铝镓氮量子垒层中的铝组分比第一型电流扩展层的铝组分小0.1-0.15，所述量子阱层中的铝组分比量子垒层中的铝组分大0.05-0.1；
S308：在1100℃-1200℃的环境下，通入Al源、Ga源、氮源和二茂镁生长镁掺杂浓度为1×1018cm-3-5×1018cm-3的超晶格结构；
S309：在所述超晶格结构表面生长100nm-200nm，P型掺杂浓度为5×1018cm-3-10×1018cm-3的的P型氮化镓层作为所述第二型接触层；
S310：在800℃-900℃的氮气氛围中对所述缓冲层、第一型电流扩展层、多量子阱层和第二型接触层退火20min-30min。
需要说明的是，在本实施例中，V/III比表示结构中V族化合物的物质的量与III族化合物的物质的量的比值。
一般情况下，在对生长的结构层进行了退火处理后，还需要制备P型氮化镓层上制备P电极，并在电流扩展层上制备N电极，P电极和N电极的材料一般为Ni/Au。
可选的，在执行步骤S301-S310的过程中，整个反应生长的压力为50torr-200torr。
综上所述，本申请实施例提供了一种发光二极管及其制备方法，其中，所述发光二极管将传统结构中多量子阱层的最后一层量子垒层和电子阻挡层替换为包括多个第一类超晶格层和多个第二类超晶格层的超晶格结构，所述第一类超晶格层和第二类超晶格层交替堆叠设置，且从衬底开始由下往上排列的多个第一类超晶格层中的铝组分依次排列，构成第一数组，所述第一数组中的元素呈先增加后减小的排布方式；由多个第一类超晶格层和多个第二类超晶格层构成的超晶格结构减少了最后一层量子垒层的极化电场强度，增加了发光二极管的电子空穴波函数交迭程度，有利于其辐射复合发光；另一方面，超晶格结构的存在使得整个发光二极管中的第二型结构层的平均铝组分降低，不仅降低了发光二极管的制备难度，而且使得生长高质量的超晶格结构和第二型接触层成为可能。
进一步的，超晶格结构的存在还使得发光二极管的整个第二型结构层的导带电子势垒高度进一步提升，大大减少了电子泄露，同时降低了价带空穴的势垒高度，促进了空穴的传输，极大提升了发光二极管整个多量子阱层的内量子效率，减少效率骤降，大幅提升了发光二极管的整体发光功率。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (11)
1.一种发光二极管，其特征在于，包括：
衬底；
在所述衬底表面依次堆叠的缓冲层、第一型电流扩展层、多量子阱层和第二型接触层；其中，
所述多量子阱层包括多个堆叠设置的量子周期层和位于多个量子周期层背离衬底一侧的超晶格结构，所述量子周期层包括量子垒层和位于所述量子垒层背离所述衬底一侧的量子阱层，所述第二型接触层位于与所述衬底距离最大的量子阱层背离衬底一侧表面；
所述超晶格结构包括多个第一类超晶格层和多个第二类超晶格层，所述第一类超晶格层和第二类超晶格层交替堆叠设置，从衬底开始由下往上排列的多个第一类超晶格层中的铝组分依次排列，构成第一数组，所述第一数组中的元素呈先增加后减小的排布方式。
2.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述第一数组中的元素的最大值的取值范围为0.75±0.05，包括端点值。
3.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述超晶格结构包括N个第一类超晶格层，N为奇数；
所述第一数组中排布顺序为(N+1)/2的元素为所述第一数组中取值最大的元素。
4.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，多个第二类超晶格层中的铝组分取值相同。
5.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述超晶格结构包括M个第二类超晶格层，从衬底开始由下往上排列的多个第二类超晶格层中的铝组分依次排列，构成第二数组，所述第二数组中的前X个元素的取值相同，所述第二数组中第X+1个元素到第M个元素呈递减方式排布。
6.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述超晶格结构包括M个第二类超晶格层，从衬底开始由下往上排列的多个第二类超晶格层中的铝组分依次排列，构成第二数组，所述第二数组中的元素呈先增加后减小的排布方式。
7.根据权利要求4-6任一项所述的发光二极管，其特征在于，所述第二数组中的元素的最大值的取值范围为0.75±0.05，包括端点值。
8.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述衬底为c面蓝宝石衬底；
所述缓冲层为氮化铝层；
所述第一型电流扩展层为N型铝镓氮层；
所述量子周期层为AlxGa1-xN/AlyGa1-yN(0<x<y<1)层；
所述超晶格结构为镁掺杂铝镓氮层。
9.一种发光二极管的制备方法，其特征在于，包括：
提供衬底；
在所述衬底表面依次形成缓冲层、第一型电流扩展层、多量子阱层和第二型接触层；其中，
所述多量子阱层包括多个堆叠设置的量子周期层和位于多个量子周期层背离衬底一侧的超晶格结构，所述量子周期层包括量子垒层和位于所述量子垒层背离所述衬底一侧的量子阱层，所述第二型接触层位于与所述衬底距离最大的量子阱层背离衬底一侧表面；
所述超晶格结构包括多个第一类超晶格层和多个第二类超晶格层，所述第一类超晶格层和第二类超晶格层交替堆叠设置，从衬底开始由下往上排列的多个第一类超晶格层中的铝组分依次排列，构成第一数组，所述第一数组中的元素呈先增加后减小的排布方式。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述提供衬底之后，在所述衬底表面依次形成缓冲层、第一型电流扩展层、多量子阱层和第二型接触层之前还包括：
在1100℃±100℃的环境中通入氢气对所述衬底进行氢化处理5min-10min。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述衬底表面依次形成缓冲层、第一型电流扩展层、多量子阱层和第二型接触层包括：
在900℃-1000℃的环境下通入Al源和氮源，生长5-15nm厚的氮化铝低温成核层；
使生长的氮化铝低温成核层在1200℃-1300℃中反应4-6min，以使氮化铝低温成核层重结晶为300-400nm厚未掺杂的氮化铝层；
在所述未掺杂的氮化铝层表面生成3-5个周期氮化铝单元，每个周期的氮化铝单元包括在1000℃-1200℃生成的，V/III比为2000-2500，厚度100-150nm的第一氮化铝层，和在1200℃-1300℃生成的，V/III比为100-300，厚度400-600nm的第二氮化铝层，所述未掺杂的氮化铝层和3-5个周期的氮化铝单元构成所述缓冲层；
在1000℃-1200℃的环境下，通入Ga源和硅烷，Ga源和硅烷的V/III比为900-1100，生长0.7μm-1.4μm，掺杂浓度为1×1018cm-3-5×1018cm-3的N型铝镓氮层作为所述第一型电流扩展层；
在1000℃-1200℃的环境下，生长多个堆叠设置的量子周期层，所述量子周期层包括量子垒层和位于所述量子垒层背离所述衬底一侧的量子阱层，其中，量子垒层为硅掺杂浓度为1×1018cm-3-5×1018cm-3，厚度为10nm-12nm的铝镓氮量子垒层，量子阱层为铝镓氮量子阱层，所述铝镓氮量子垒层中的铝组分比第一型电流扩展层的铝组分小0.1-0.15，所述量子阱层中的铝组分比量子垒层中的铝组分大0.05-0.1；
在1100℃-1200℃的环境下，通入Al源、Ga源、氮源和二茂镁生长镁掺杂浓度为1×1018cm-3-5×1018cm-3的超晶格结构；
在所述超晶格结构表面生长100nm-200nm，P型掺杂浓度为5×1018cm-3-10×1018cm-3的的P型氮化镓层作为所述第二型接触层；
在800℃-900℃的氮气氛围中对所述缓冲层、第一型电流扩展层、多量子阱层和第二型接触层退火20min-30min。
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