CN109560171B - 一种发光二极管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外延片及其制备方法,属于半导体技术领域。所述方法包括:提供衬底;在衬底上顺次沉积缓冲层、未掺杂GaN层和N型掺杂GaN层;在N型掺杂GaN层上沉积多量子阱层,多量子阱层包括若干层叠的量子阱垒层,量子阱垒层包括阱层和层叠在阱层上的垒层,阱层包括第一InGaN层,垒层包括AlInGaN层和层叠在AlInGaN层上的GaN层,量子阱垒层中垒层的AlInGaN层靠近阱层,靠近N型掺杂GaN层的量子阱垒层中的阱层与N型掺杂GaN层接触;在多量子阱层上顺次沉积电子阻挡层、P型GaN层和P型接触层。本发明能够避免MQW层内产生压电效应,提高电子和空穴发生辐射复合的效率。
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外延片及其制备方法。
背景技术
GaN(氮化镓)基LED(Light Emitting Diode,发光二极管)一般包括外延片和在外延片上制备的电极。外延片通常包括:衬底、以及顺次层叠在衬底上的缓冲层、未掺杂GaN层、N型掺杂层、MQW(Multiple Quantum Well,多量子阱)层、电子阻挡层、P型GaN层和P型接触层。当有电流通过时,N型掺杂层等N型区的电子和P型GaN层等P型区的空穴进入MQW有源区并且复合,发出可见光。常规的MQW层由InGaN量子阱/GaN量子垒超晶格组成。
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:
由于InGaN量子阱与GaN量子垒之间存在较大的晶格失配,因此,MQW层受到外界应力作用发生变形,导致MQW层内产生压电效应,进而产生极化电场。极化电场使得量子阱中电子和空穴的波函数重叠率降低,即电子和空穴发生辐射复合的效率降低,进而影响了LED的内量子效率。
发明内容
本发明实施例提供了一种发光二极管外延片及其制备方法,能够避免MQW层内产生压电效应,提高电子和空穴发生辐射复合的效率。所述技术方案如下:
第一方面,提供了一种发光二极管外延片的制备方法,所述方法包括:
提供衬底;
在所述衬底上顺次沉积缓冲层、未掺杂GaN层和N型掺杂GaN层;
在所述N型掺杂GaN层上沉积多量子阱层,所述多量子阱层包括若干层叠的量子阱垒层,所述量子阱垒层包括阱层和层叠在所述阱层上的垒层,所述阱层包括第一InGaN层,所述垒层包括AlInGaN层和层叠在所述AlInGaN层上的GaN层,所述量子阱垒层中垒层的AlInGaN层靠近所述量子阱垒层中阱层,靠近所述N型掺杂GaN层的量子阱垒层中的阱层与所述N型掺杂GaN层接触;
在所述多量子阱层上顺次沉积电子阻挡层、P型GaN层和P型接触层。
可选地,所述AlInGaN层包括顺次层叠的第一AlInGaN子层、第二AlInGaN子层和第三AlInGaN子层,所述垒层中的GaN层与所述第三AlInGaN子层接触,所述第一AlInGaN子层、所述第二AlInGaN子层和所述第三AlInGaN子层的生长温度和生长压力分别逐渐递增,所述第一AlInGaN子层、所述第二AlInGaN子层和所述第三AlInGaN子层的厚度逐渐递减。
可选地,所述垒层的厚度为8nm~20nm,所述垒层中的AlInGaN层的厚度为所述垒层的厚度的20%~30%。
可选地,所述AlInGaN层为AlxInyGa1-x-yN层,0<x<0.6,0<y<0.5。
可选地,所述阱层还包括InN层和第二InGaN层,所述InN层位于所述第一InGaN层和所述第二InGaN层之间,所述阱层的厚度为3nm,所述阱层中的InN层的厚度为所述阱层的厚度的5%~15%,所述阱层中的第一InGaN层的厚度小于所述阱层中的第二InGaN层的厚度。
可选地,所述电子阻挡层包括一个复合层或多个层叠的复合层,所述复合层包括顺次层叠的第一复合子层、第二复合子层和第三复合子层,靠近所述多量子阱层的复合层中第一复合子层与所述多量子阱层接触,所述第一复合子层包括第一AlGaN层和第三InGaN层,所述第二复合子层包括第二AlGaN层和第四InGaN层,所述第三复合子层包括第三AlGaN层和第五InGaN层,所述第一AlGaN层为Alc1Ga1-c1N层,所述第二AlGaN层和所述第三AlGaN层均为Alc2Ga1-c2N层,0.1<c2<c1<0.5,所述第三InGaN层和所述第四InGaN层均为Ind1Ga1-d1N层,所述第五InGaN层为Ind2Ga1-d2N层,0<d2<d1<0.6。
第二方面,提供了一种发光二极管外延片,所述发光二极管外延片包括:
衬底、以及在所述衬底上顺次沉积的缓冲层、未掺杂GaN层、N型掺杂GaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层和P型接触层,所述多量子阱层包括若干层叠的量子阱垒层,所述量子阱垒层包括阱层和层叠在所述阱层上的垒层,所述阱层包括第一InGaN层,所述垒层包括AlInGaN层和层叠在所述AlInGaN层上的GaN层,所述量子阱垒层中垒层的AlInGaN层靠近所述量子阱垒层中阱层,靠近所述N型掺杂GaN层的量子阱垒层中的阱层与所述N型掺杂GaN层接触。
可选地,所述AlInGaN层包括顺次层叠的低温低压AlInGaN子层、中温中压AlInGaN子层和高温高压AlInGaN子层,所述垒层中的GaN层与所述高温高压AlInGaN子层接触,所述低温低压AlInGaN子层、所述中温中压AlInGaN子层和所述高温高压AlInGaN子层的厚度逐渐递减。
可选地,所述垒层的厚度为8nm~20nm,所述垒层中的AlInGaN层的厚度为所述垒层的厚度的20%~30%。
可选地,所述AlInGaN层为AlxInyGa1-x-yN层,0<x<0.6,0<y<0.5。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
通过多量子阱层包括若干层叠的量子阱垒层,量子阱垒层包括阱层和层叠在阱层上的垒层,阱层包括第一InGaN层,垒层包括AlInGaN层和层叠在AlInGaN层上的GaN层,量子阱垒层中垒层的AlInGaN层靠近阱层,靠近N型掺杂GaN层的量子阱垒层中的阱层与N型掺杂GaN层接触;AlInGaN层为四元合金垒层,晶格接近于第一InGaN层和GaN层的晶格,减少了由晶格失配带来的应力所造成的压电效应,从而提高量子阱中电子和空穴的波函数重叠率,即提高电子和空穴发生辐射复合的效率,进而提高LED的内量子效率。
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是本发明实施例提供的一种发光二极管外延片的制备方法的流程图;
图2是本发明实施例提供的一种发光二极管外延片的制备方法的流程图;
图3是本发明实施例提供的一种发光二极管外延片的结构示意图;
图4是本发明实施例提供的一种发光二极管外延片的结构示意图。
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。
图1示出了本发明实施例提供的一种发光二极管外延片的制备方法。参见图1,该方法流程包括如下步骤。
步骤101、提供衬底。
步骤102、在衬底上顺次沉积缓冲层、未掺杂GaN层和N型掺杂GaN层。
步骤103、在N型掺杂GaN层上沉积多量子阱层。
其中,多量子阱层包括若干层叠的量子阱垒层。量子阱垒层包括阱层和层叠在阱层上的垒层。阱层包括第一InGaN层。垒层包括AlInGaN层和层叠在AlInGaN层上的GaN层。量子阱垒层中垒层的AlInGaN层靠近量子阱垒层中阱层。靠近N型掺杂GaN层的量子阱垒层中的阱层与N型掺杂GaN层接触。
步骤104、在多量子阱层上顺次沉积电子阻挡层、P型GaN层和P型接触层。
本发明实施例通过多量子阱层包括若干层叠的量子阱垒层,量子阱垒层包括阱层和层叠在阱层上的垒层,阱层包括第一InGaN层,垒层包括AlInGaN层和层叠在AlInGaN层上的GaN层,量子阱垒层中垒层的AlInGaN层靠近阱层,靠近N型掺杂GaN层的量子阱垒层中的阱层与N型掺杂GaN层接触;AlInGaN层为四元合金垒层,晶格接近于第一InGaN层和GaN层的晶格,减少了由晶格失配带来的应力所造成的压电效应;而In的掺入能更多的补偿应力,减少了缺陷和位错所产生的非辐射复合中心密度,In的掺入可以减小量子阱中应力所引起的压电场,电子空穴波函数空间交叠得以加强,使电子和空穴辐射复合加强,提高了LED的内量子效率。
图2示出了本发明实施例提供的一种发光二极管外延片的制备方法。参见图2,该方法流程包括如下步骤。
步骤201、提供衬底。
示例性地,衬底可以是(0001)晶向蓝宝石衬底(Al2O3)。
步骤202、对衬底进行退火处理。
其中,退火处理方式取决于缓冲层的生长方式。当采用PVD(Physical VaporDeposition,物理气相沉积)方法沉积缓冲层时,退火处理方式包括:将衬底放置到PVD设备的反应腔内,并对反应腔进行抽真空,抽真空的同时开始对蓝宝石衬底进行加热升温。当本底真空抽至低于1*10-7Torr时,将加热温度稳定在350~750℃,对蓝宝石衬底进行烘烤,烘烤时间为2~12分钟。当采用MOCVD(Metal-organic Chemical Vapor Deposition,金属有机化合物化学气相沉淀)方法沉积缓冲层时,退火处理方式包括:将衬底放置到MOCVD设备的反应腔内,然后在氢气气氛中退火处理10分钟,清洁衬底表面,退火温度在1000℃与1200℃之间,然后进行氮化处理。
步骤203、在衬底上沉积缓冲层。
其中,缓冲层可以是GaN成核层,也可以是AlN缓冲层。
当缓冲层是GaN成核层时,采用MOCVD方法生长缓冲层,包括:首先,将MOCVD设备的反应腔内温度调整至400℃-600℃,生长15至35nm厚的GaN成核层,生长压力区间为200Torr-600Torr。其次,缓冲层原位退火处理,温度在1000℃-1200℃,时间在5分钟至10分钟之间,压力为200Torr-600Torr。
当缓冲层是AlN缓冲层时,采用PVD方法生长缓冲层,包括:将PVD设备的反应腔内温度调整至400-700℃,调整溅射功率为3000~5000W,调整压力为1~10torr,生长15至35nm厚的AlN缓冲层。
需要说明的是,外延层中的未掺杂GaN层、N型掺杂GaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层和P型接触层均可以采用MOCVD方法生长。
步骤204、在缓冲层上沉积未掺杂GaN层。
示例性地,未掺杂GaN层的生长温度为1000℃-1100℃,生长厚度在0.1至4.0微米之间,生长压力在100Torr至450Torr之间。
步骤205、在未掺杂GaN层上沉积N型掺杂GaN层。
示例性地,N型掺杂GaN层的厚度在1.0-4.6微米之间,生长温度在1000℃-1200℃,生长压力在100Torr至300Torr之间,Si掺杂浓度在1018cm-3-1019cm-3之间。
步骤206、在N型掺杂GaN层上沉积多量子阱层。
其中,多量子阱层包括若干层叠的量子阱垒层。示例性地,量子阱垒层的数量为5~15。量子阱垒层包括阱层和层叠在阱层上的垒层。阱层包括第一InGaN层。
示例性地,阱层还包括InN层和第二InGaN层。InN层位于第一InGaN层和第二InGaN层之间。阱层的厚度为3nm,阱层中的InN层的厚度为阱层的厚度的5%~15%,阱层中的第一InGaN层的厚度小于阱层中的第二InGaN层的厚度。
通过在阱层中生长一层超薄的InN层,使量子阱的禁带宽度减小,在生长过程中量子阱的能级更深,获得更深的量子阱结构,在阱区可以储存更多的载流子,从而增加电子和空穴波函数的重叠率,改善电子和空穴的辐射复合效率,从而提高LED的发光效率。
示例性地,阱层中的第一InGaN层的厚度与阱层中的第二InGaN层的厚度之比为1:2~1:3,第一InGaN层和第二InGaN层均为InzGa1-zN层,0<z<1。
示例性地,阱层的生长温度范围为720℃~830℃,压力范围在100Torr与300Torr之间。阱层的整体生长温度相同,均为低温生长。
其中,垒层包括AlInGaN层和层叠在AlInGaN层上的GaN层。量子阱垒层中垒层的AlInGaN层靠近量子阱垒层中阱层。靠近N型掺杂GaN层的量子阱垒层中的阱层与N型掺杂GaN层接触。
AlInGaN层为四元合金垒层,通过AlInGaN层中Al的掺入使垒层的势垒高度增加,抑制量子阱中电子溢流的能力更强,In的掺入能更多的补偿应力,减少了缺陷和位错所产生的非辐射复合中心密度,In的掺入可以减小量子阱中应力所引起的压电场,电子空穴波函数空间交叠得以加强,使辐射复合加强。
示例性地,AlInGaN层包括顺次层叠的第一AlInGaN子层、第二AlInGaN子层和第三AlInGaN子层,垒层中的GaN层与第三AlInGaN子层接触,第一AlInGaN子层、第二AlInGaN子层和第三AlInGaN子层的生长温度和生长压力分别逐渐递增,第一AlInGaN子层、第二AlInGaN子层和第三AlInGaN子层的厚度逐渐递减。
示例性地,垒层中的GaN层的生长温度在850℃-960℃,生长压力在100Torr到300Torr之间。
示例性地,第一AlInGaN子层的生长温度大于或等于阱层的生长温度,具体可以为720℃~830℃,第一AlInGaN子层的生长压力为10~70torr,第一AlInGaN子层的厚度为1~3nm。第三AlInGaN子层的生长温度小于或等于垒层中的GaN层的生长温度,具体可以为850℃-960℃,第三AlInGaN子层的生长压力小于或等于垒层中的GaN层的生长压力,具体可以为100Torr到300Torr之间。第一AlInGaN子层和第二AlInGaN子层之间的生长温度差、以及第二AlInGaN子层和第三AlInGaN子层之间的生长温度差均为20℃~60℃,第一AlInGaN子层和第二AlInGaN子层之间的生长压力差、以及第二AlInGaN子层和第三AlInGaN子层之间的生长压力差均为10~50torr,第一AlInGaN子层和第二AlInGaN子层之间的厚度差为w1,第二AlInGaN子层和第三AlInGaN子层之间的厚度差为w2,w1=L1*k1,w2=L2*k2,L1为第一AlInGaN子层的厚度,L2为第二AlInGaN子层的厚度,k1或k2为30%~50%。
示例性地,垒层的厚度为8nm~20nm,垒层中的AlInGaN层的厚度为垒层的厚度的20%~30%。
AlInGaN层分为厚度、温度和压力不同的三个子层,通过调整子层的温度和压力使第一AlInGaN子层与InGaN量子阱、第三AlInGaN子层与GaN垒层之间的晶格匹配度更加接近,减小阱垒之间因晶格失配而产生的极化电场,第一AlInGaN子层的厚度最厚,加强对InGaN量子阱的覆盖,抑制量子阱中的In组分析出,且其生长温度低,与量子阱的温度相接近,进一步减少量子阱中In组分的析出,但其低温的生长条件会影响Al组分的并入,用过采用低压加强Al组分的并入,使其晶格常数与InGaN量子阱相接近,减小因晶格失配而产生的极化电场,而常规LED的多量子阱层生长完低温量子阱层,接着生长高温量子垒层,会使量子阱中的一部分In组分析出,影响量子阱的发光效率,采用温度渐变递增的生长方式可以改善这一状况,从而改善LED的发光效率。
示例性地,AlInGaN层为AlxInyGa1-x-yN层,0<x<0.6,0<y<0.5。
在AlInGaN四元合金材料中In和Al有互相补偿的作用,通过调整In组分可以补偿AlInGaN四元合金材料中AlGaN受到的拉应力,通过调整Al组分可以补偿AlInGaN四元合金材料中InGaN受到的压应力,通过调整在AlInGaN四元合金材料中In和Al的组分使它的晶格常数与InGaN阱层和GaN垒层的晶格常数更接近,减小与阱垒之间因晶格失配而产生的应力,减少缺陷和位错所产生的非辐射复合中心密度,从而可以减小量子阱中应力所引起的压电场,电子空穴波函数空间交叠得以加强,使电子和空穴辐射复合加强,提高了LED的内量子效率。试验证明,当0<x<0.6且0<y<0.5时,采用AlxInyGa1-x-yN层的LED的内量子效率最高。
步骤207、在多量子阱层上沉积电子阻挡层。
其中,电子阻挡层包括一个复合层或多个层叠的复合层。复合层包括顺次层叠的第一复合子层、第二复合子层和第三复合子层。靠近多量子阱层的复合层中第一复合子层与多量子阱层接触。第一复合子层包括第一AlGaN层和第三InGaN层。第二复合子层包括第二AlGaN层和第四InGaN层。第三复合子层包括第三AlGaN层和第五InGaN层。第一AlGaN层为Alc1Ga1-c1N层,第二AlGaN层和第三AlGaN层均为Alc2Ga1-c2N层,0.1<c2<c1<0.5。第三InGaN层和第四InGaN层均为Ind1Ga1-d1N层,第五InGaN层为Ind2Ga1-d2N层,0<d2<d1<0.6。
通过第一AlGaN层中的Al含量最多,第二AlGaN层和第三AlGaN层中的Al含量相同;第五InGaN层中的In含量最少,第三InGaN层和第四InGaN层中的In含量相同;改变电子阻挡层不同子层中Al和In组分含量来改变电子、空穴的迁移速率,由于电子的迁移速率比空穴快,电子容易聚集在靠近电子阻挡层的垒层中,增加电子阻挡层中第一AlGaN层中的Al组分,可以增加有效势垒高度,抑制电子的溢流;空穴的迁移速率比较慢,在InN中的迁移速率相对更慢,减少电子阻挡层中第五InGaN层中的In组分,有利于提高空穴的迁移速率,改善量子阱中电子、空穴的分布,提高电子、空穴的辐射复合效率。
示例性地,复合层的数量可以是2~4。复合层的生长温度在850℃与1050℃之间,生长压力为100Torr与500Torr之间。电子阻挡层的生长总厚度在10nm至100nm之间。
步骤208、在电子阻挡层上沉积P型GaN层。
示例性地,P型GaN层的生长温度在750℃与1080℃之间,生长压力为200Torr与600Torr之间,生长厚度在100nm至200nm之间。
步骤209、在P型GaN层上沉积P型接触层。
示例性地,P型接触层的厚度为5nm至300nm之间,生长温度区间为850℃-1050℃,生长压力区间为100Torr-600Torr。
示例性地,P型接触层生长结束后,将MOCVD设备的反应腔内温度降低,在氮气气氛中退火处理,退火温度区间为650℃-850℃,退火处理5到15分钟,降至室温,完成外延生长。
图3示出了本发明实施例提供的一种发光二极管外延片,该发光二极管外延片可以通过图1或图2示出的方法制备得到。参见图3,该发光二极管外延片包括:衬底1、以及在衬底1上顺次沉积的缓冲层2、未掺杂GaN层3、N型掺杂GaN层4、多量子阱层5、电子阻挡层6、P型GaN层7和P型接触层8。参见图4,多量子阱层5包括若干层叠的量子阱垒层50,量子阱垒层50包括阱层501和层叠在阱层501上的垒层502。阱层501包括第一InGaN层501a。垒层502包括AlInGaN层502a和层叠在AlInGaN层502a上的GaN层502b(图4中点填充)。量子阱垒层50中垒层502的AlInGaN层502a靠近阱层501。靠近N型掺杂GaN层4的量子阱垒层50中的阱层501与N型掺杂GaN层4接触。
示例性地,参见图4,AlInGaN层502a包括顺次层叠的低温低压AlInGaN子层91、中温中压AlInGaN子层92和高温高压AlInGaN子层93。垒层502中的GaN层502b与高温高压AlInGaN子层93接触,低温低压AlInGaN子层91、中温中压AlInGaN子层92和高温高压AlInGaN子层93的厚度逐渐递减。
示例性地,垒层502的厚度为8nm~20nm,垒层502中的AlInGaN层502a的厚度为垒层502的厚度的20%~30%。
示例性地,AlInGaN层502a为AlxInyGa1-x-yN层,0<x<0.6,0<y<0.5。
示例性地,阱层501还包括InN层501b和第二InGaN层501c,InN层501b(图4中斜线填充)位于第一InGaN层501a和第二InGaN层501c之间,阱层501的厚度为3nm,阱层501中的InN层501b的厚度为阱层501的厚度的5%~15%,阱层501中的第一InGaN层501a的厚度小于阱层501中的第二InGaN层501c的厚度。
示例性地,阱层501中的第一InGaN层501a的厚度与阱层501中的第二InGaN层501c的厚度之比为1:2~1:3,第一InGaN层501a和第二InGaN层501c均为InzGa1-zN层,0<z<1。
示例性地,参见图4,电子阻挡层6包括一个复合层60或多个层叠的复合层60,复合层60包括顺次层叠的第一复合子层601、第二复合子层602和第三复合子层603,靠近多量子阱层5的复合层60中第一复合子层601与多量子阱层5接触,第一复合子层601包括第一AlGaN层601a和第三InGaN层601b,第二复合子层602包括第二AlGaN层602a和第四InGaN层602b,第三复合子层603包括第三AlGaN层603a和第五InGaN层603b,第一AlGaN层601a为Alc1Ga1-c1N层,第二AlGaN层602a和第三AlGaN层603a均为Alc2Ga1-c2N层,0.1<c2<c1<0.5,第三InGaN层601b和第四InGaN层602b均为Ind1Ga1-d1N层,第五InGaN层603b为Ind2Ga1-d2N层,0<d2<d1<0.6。
本发明实施例通过多量子阱层包括若干层叠的量子阱垒层,量子阱垒层包括阱层和层叠在阱层上的垒层,阱层包括第一InGaN层,垒层包括AlInGaN层和层叠在AlInGaN层上的GaN层,量子阱垒层中垒层的AlInGaN层靠近阱层,靠近N型掺杂GaN层的量子阱垒层中的阱层与N型掺杂GaN层接触;AlInGaN层为四元合金垒层,晶格接近于第一InGaN层和GaN层的晶格,减少了由晶格失配带来的应力所造成的压电效应;而In的掺入能更多的补偿应力,减少了缺陷和位错所产生的非辐射复合中心密度,In的掺入可以减小量子阱中应力所引起的压电场,电子空穴波函数空间交叠得以加强,使电子和空穴辐射复合加强,提高了LED的内量子效率。
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 (5)
1.一种发光二极管外延片的制备方法,其特征在于,所述方法包括:
提供衬底;
在所述衬底上顺次沉积缓冲层、未掺杂GaN层和N型掺杂GaN层;
在所述N型掺杂GaN层上沉积多量子阱层,所述多量子阱层包括若干层叠的量子阱垒层,所述量子阱垒层包括阱层和层叠在所述阱层上的垒层,所述阱层包括第一InGaN层,所述垒层包括AlInGaN层和层叠在所述AlInGaN层上的GaN层,所述量子阱垒层中垒层的AlInGaN层靠近所述量子阱垒层中阱层,靠近所述N型掺杂GaN层的量子阱垒层中的阱层与所述N型掺杂GaN层接触;
在所述多量子阱层上顺次沉积电子阻挡层、P型GaN层和P型接触层,
所述AlInGaN层为四元合金垒层,
所述AlInGaN层包括顺次层叠的第一AlInGaN子层、第二AlInGaN子层和第三AlInGaN子层,所述垒层中的GaN层与所述第三AlInGaN子层接触,所述第一AlInGaN子层、所述第二AlInGaN子层和所述第三AlInGaN子层的生长温度和生长压力分别逐渐递增,所述第一AlInGaN子层、所述第二AlInGaN子层和所述第三AlInGaN子层的厚度逐渐递减,
所述第一AlInGaN子层的生长温度大于或等于所述阱层的生长温度,所述第一AlInGaN子层的生长温度为720℃~830℃,所述第一AlInGaN子层的生长压力为10~70torr,所述第一AlInGaN子层的厚度为1~3nm,所述第三AlInGaN子层的生长温度小于或等于所述垒层中的GaN层的生长温度,所述第三AlInGaN子层的生长温度为850℃-960℃,所述第三AlInGaN子层的生长压力小于或等于所述垒层中的GaN层的生长压力,所述第三AlInGaN子层的生长压力为100Torr到300Torr之间,所述第一AlInGaN子层和所述第二AlInGaN子层之间的生长温度差、以及所述第二AlInGaN子层和所述第三AlInGaN子层之间的生长温度差均为20℃~60℃,所述第一AlInGaN子层和所述第二AlInGaN子层之间的生长压力差、以及所述第二AlInGaN子层和所述第三AlInGaN子层之间的生长压力差均为10~50torr,所述第一AlInGaN子层和所述第二AlInGaN子层之间的厚度差为w1,所述第二AlInGaN子层和所述第三AlInGaN子层之间的厚度差为w2,w1=L1*k1,w2=L2*k2,L1为所述第一AlInGaN子层的厚度,L2为所述第二AlInGaN子层的厚度,k1或k2为30%~50%,
所述AlInGaN层为AlxInyGa1-x-yN层,0<x<0.6,0<y<0.5,
所述电子阻挡层包括一个复合层或多个层叠的复合层,所述复合层包括顺次层叠的第一复合子层、第二复合子层和第三复合子层,靠近所述多量子阱层的复合层中第一复合子层与所述多量子阱层接触,所述第一复合子层包括第一AlGaN层和第三InGaN层,所述第二复合子层包括第二AlGaN层和第四InGaN层,所述第三复合子层包括第三AlGaN层和第五InGaN层,所述第一AlGaN层为Alc1Ga1-c1N层,所述第二AlGaN层和所述第三AlGaN层均为Alc2Ga1-c2N层,0.1<c2<c1<0.5,所述第三InGaN层和所述第四InGaN层均为Ind1Ga1-d1N层,所述第五InGaN层为Ind2Ga1-d2N层,0<d2<d1<0.6。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述垒层的厚度为8nm~20nm,所述垒层中的AlInGaN层的厚度为所述垒层的厚度的20%~30%。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述阱层还包括InN层和第二InGaN层,所述InN层位于所述第一InGaN层和所述第二InGaN层之间,所述阱层的厚度为3nm,所述阱层中的InN层的厚度为所述阱层的厚度的5%~15%,所述阱层中的第一InGaN层的厚度小于所述阱层中的第二InGaN层的厚度。
4.一种发光二极管外延片,其特征在于,所述发光二极管外延片包括:
衬底、以及在所述衬底上顺次沉积的缓冲层、未掺杂GaN层、N型掺杂GaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层和P型接触层,所述多量子阱层包括若干层叠的量子阱垒层,所述量子阱垒层包括阱层和层叠在所述阱层上的垒层,所述阱层包括第一InGaN层,所述垒层包括AlInGaN层和层叠在所述AlInGaN层上的GaN层,所述量子阱垒层中垒层的AlInGaN层靠近所述量子阱垒层中阱层,靠近所述N型掺杂GaN层的量子阱垒层中的阱层与所述N型掺杂GaN层接触,
所述AlInGaN层为四元合金垒层,
所述AlInGaN层包括顺次层叠的第一AlInGaN子层、第二AlInGaN子层和第三AlInGaN子层,所述垒层中的GaN层与所述第三AlInGaN子层接触,所述第一AlInGaN子层、所述第二AlInGaN子层和所述第三AlInGaN子层的生长温度和生长压力分别逐渐递增,所述第一AlInGaN子层、所述第二AlInGaN子层和所述第三AlInGaN子层的厚度逐渐递减,
所述第一AlInGaN子层的生长温度大于或等于所述阱层的生长温度,所述第一AlInGaN子层的生长温度为720℃~830℃,所述第一AlInGaN子层的生长压力为10~70torr,所述第一AlInGaN子层的厚度为1~3nm,所述第三AlInGaN子层的生长温度小于或等于所述垒层中的GaN层的生长温度,所述第三AlInGaN子层的生长温度为850℃-960℃,所述第三AlInGaN子层的生长压力小于或等于所述垒层中的GaN层的生长压力,所述第三AlInGaN子层的生长压力为100Torr到300Torr之间,所述第一AlInGaN子层和所述第二AlInGaN子层之间的生长温度差、以及所述第二AlInGaN子层和所述第三AlInGaN子层之间的生长温度差均为20℃~60℃,所述第一AlInGaN子层和所述第二AlInGaN子层之间的生长压力差、以及所述第二AlInGaN子层和所述第三AlInGaN子层之间的生长压力差均为10~50torr,所述第一AlInGaN子层和所述第二AlInGaN子层之间的厚度差为w1,所述第二AlInGaN子层和所述第三AlInGaN子层之间的厚度差为w2,w1=L1*k1,w2=L2*k2,L1为所述第一AlInGaN子层的厚度,L2为所述第二AlInGaN子层的厚度,k1或k2为30%~50%,
所述AlInGaN层为AlxInyGa1-x-yN层,0<x<0.6,0<y<0.5,
所述电子阻挡层包括一个复合层或多个层叠的复合层,所述复合层包括顺次层叠的第一复合子层、第二复合子层和第三复合子层,靠近所述多量子阱层的复合层中第一复合子层与所述多量子阱层接触,所述第一复合子层包括第一AlGaN层和第三InGaN层,所述第二复合子层包括第二AlGaN层和第四InGaN层,所述第三复合子层包括第三AlGaN层和第五InGaN层,所述第一AlGaN层为Alc1Ga1-c1N层,所述第二AlGaN层和所述第三AlGaN层均为Alc2Ga1-c2N层,0.1<c2<c1<0.5,所述第三InGaN层和所述第四InGaN层均为Ind1Ga1-d1N层,所述第五InGaN层为Ind2Ga1-d2N层,0<d2<d1<0.6。
5.根据权利要求4所述的发光二极管外延片,其特征在于,所述垒层的厚度为8nm~20nm,所述垒层中的AlInGaN层的厚度为所述垒层的厚度的20%~30%。
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