CN109755361A - 一种提高势阱质量的led外延结构及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提高势阱质量的LED外延结构及其制备方法，自下而上依次设置有衬底层、缓冲层、非掺杂GaN层、n型AlGaN层、n型GaN层、量子阱层、P型AlGaN层、P型GaN层和P型InGaN欧姆接触层，量子阱层自下而上包括周期性的GaN势垒层、第一变温势阱层、恒温势阱层、第二变温势阱层；本发明使LED外延结构能生长出高质量的势阱层，由于其特殊势阱结构，能够显著阻挡和扩展N型电子的注入，使得量子阱和量子垒之间的晶格匹配度增加，减少内部应力，缓解能带的弯曲，从本质上提高晶体质量和内量子效率，提高器件性能，提高出光效率10％左右。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高势阱质量的LED外延结构及其制备方法，属于LED外延设计技术领域。
背景技术
二十世纪九十年代初，以氮化物为代表的第三代宽带隙半导体材料获得了历史性突破，科研人员在氮化镓材料上成功地制备出蓝绿光和紫外光LED，使得LED照明成为可能。1971年，第一只氮化镓LED管芯面世，1994年，氮化镓HEMT出现了高电子迁移率的蓝光GaN基二极管，氮化镓半导体材料发展十分迅速。
半导体发光二极管具有体积小、坚固耐用、发光波段可控性强、光效高、低热损耗、光衰小、节能、环保等优点，在全色显示、背光源、信号灯、光电计算机互联、短距离通信等领域有着广泛的应用，逐渐成为目前电子电力学领域研究的热点。氮化镓材料具有宽带隙、高电子迁移率、高热导率、高稳定性等一系列优点，因此在短波长发光器件、光探测器件以及大功率器件方面有着广泛的应用和巨大的市场前景。
通常，LED包含N型衬底、形成于该衬底上的N型外延区以及形成于N型外延区上的量子阱区、P型外延区。由于GaN在高温生长时氮的离解压很高，很难得到大尺寸的GaN体单晶材料，目前大部分GaN外延器件还只能在其他衬底上(如蓝宝石衬底)进行异质外延生长。
量子阱区是制造GaN基LED器件必不可少的重要环节，LED外延片要提高发光效率，最根本的办法就是要增强外延结构的内量子效率。目前国内MOCVD生长GaN基LED外延片的内量子效率只能达到30％左右，还有较大的发展提高空间，而有源层MQW的生长对内量子效应的提高尤为重要。
业内目前一般采用GaN/InGaN材料交替生长有源层。在注入电流后，N型GaN层中的电子因为其高迁移率，会很容易穿过发光层(有源层量子阱)，迁移至有源层之上的P型GaN层中，与空穴形成无效辐射复合，这样无形之中降低了内量子效率，并且由于GaN基材料固有的极化效应，产生的极化电场导致多量子阱中产生弯曲，导致在P型一侧较低，N型一侧抬高，从而多量子阱的边带由长方形变成了三角形，导带的基带能量降低，价带的基带能量升高，使两者之间的间隙宽度变窄，导致发光波长横移，从而进一步影响了发光效率。
对于提高内量子效应，国内外有一些专利文献。中国专利文献CN104157746A公开了一种新型量子阱势垒层的LED外延生长方法及LED外延层，依次包括处理衬底、生长低温缓冲GaN层、生长非掺杂GaN层、生长n型AlGaN层、生长n型GaN层、生长有源层MQW、生长P型AlGaN层、生长P型GaN层、生长p型接触层步骤，在传统的有源层GaN势垒层中间穿插生长一个AlGaN薄层，但是该方法较高的势垒不仅限制了电子的注入，同时限制了空穴的注入。
中国专利文献CN104201262A公开了一种InGaN/AlGaN-GaN基多量子阱结构及其制备方法，以固定In组分的InGaN作为阱层，采用不同的AlGaN-GaN作为垒层，包括Al组分固定的AlGaN垒层、Al组分沿生长方向连续减少的AlGaN垒层和GaN垒层，但是该方法效果并不明显。
中国专利文献CN104617194A公开了一种GaN基LED外延结构的制备方法，所述制备方法包括制作依次层叠的成核层、未掺杂的GaN层、N型GaN层、InGaN/GaN超晶格量子阱结构、由高温到低温逐渐变温生长的InGaN/GaN前置量子阱结构、多量子阱发光层结构、AlGaN层，低温P型层、P型电子阻挡层、以及P型GaN层。本发明采用变温的方式来生长InGaN/GaN前置量子阱结构。
中国专利文献CN106057990A公开了一种GaN基发光二极管的外延片的制作方法，属于半导体技术领域。所述制作方法包括：在衬底上依次生长缓冲层、非掺杂GaN层、N型层、多量子阱层和P型层；多量子阱层包括交替层叠的量子阱层和量子垒层；最后生长的量子垒层包括多层量子垒子层，量子垒子层包括依次层叠的第一子层和第二子层，第一子层为P型掺杂的InxGa1-xN层，第二子层为P型掺杂的AlGaN层，第二子层的生长温度高于第一子层的生长温度；
中国专利文献CN106057989A公开了一种GaN基发光二极管的外延片的制作方法，属于半导体技术领域。所述制作方法包括：在衬底上依次生长缓冲层、非掺杂GaN层、N型层、多量子阱层和P型层；多量子阱层包括交替层叠的量子阱层和量子垒层；最后生长的量子垒层包括量子垒子层，量子垒子层包括依次层叠的第一子层、第二子层、第三子层和第四子层，第一子层为InGaN层，第三子层为AlGaN层，第二子层和第四子层均为GaN层，第一子层的生长温度低于量子阱层的生长温度，第三子层的生长温度高于第一子层的生长温度。
但是，上述三项专利无法解决量子阱中晶格失配导致严重的极化电场的问题。
因此，有必要提供一种GaN基LED外延片的新有源层制作方法，以进一步提高内量子效率。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种提高势阱质量的LED外延结构；
本发明还提供了上述LED外延结构的制备方法；
本发明能够有效将电子束缚在阱中，使得量子阱和量子垒之间的晶格匹配度增加，减少内部应力，缓解能带的弯曲，提高空穴和电子注入有源区效率和辐射复合效率。
本发明的技术方案为：
一种提高势阱质量的LED外延结构，自下而上依次设置有衬底层、缓冲层、非掺杂GaN层、n型AlGaN层、n型GaN层、量子阱层、P型AlGaN层、P型GaN层和P型InGaN欧姆接触层，所述量子阱层自下而上包括周期性的GaN势垒层、第一变温势阱层、恒温势阱层、第二变温势阱层；所述第一变温势阱层是指由880-920℃降温至730-760℃过程中生长的InGaN层；所述恒温势阱层是指在730-760℃温度范围内某一恒定的温度条件下生长的InGaN层；所述第二变温势阱层是指由730-760℃升温至880-920℃过程中生长的InGaN层。
本发明使LED外延结构能生长出高质量的势阱层，通过此特殊势阱结构，势阱和势垒间能带实现了充分的缓冲过度，显著改善阱垒间中的晶格失配量，减小极化及压电电场，缓解了能带的弯曲，电子和空穴在空间波函数的分离减小，同时又能更好的阻挡和扩展N型电子的注入，增强量子阱束缚电子的能力，提高空穴和电子注入在有源区效率和辐射复合效率，从本质上提高晶体质量和内量子效率，提高器件性能，提高出光效率10％左右。
进一步优选的，所述第一变温势阱层是指由880℃降温至750℃过程中生长的InGaN层；所述恒温势阱层是指在750℃温度下生长的InGaN层；所述第二变温势阱层是指由750℃升温至880℃过程中生长的InGaN层。
根据本发明优选的，所述量子阱层的周期数为5-20；周期数量偏少会导致电子向P型区域泄漏偏多，周期数量偏多会导致阱的质量变差，对亮度无贡献。
进一步优选的，所述量子阱层的周期数为13；在取该最优值周期数的情况下效果最好。
根据本发明优选的，在一个周期内，所述GaN势垒层的厚度为10-20nm，所述第一变温势阱层的厚度为0.5-2nm，所述恒温势阱层的厚度为2-4nm，所述第二变温势阱层的厚度为0.5-2nm；
进一步优选的，在一个周期内，所述GaN势垒层的厚度为12nm，所述第一变温势阱层的厚度为0.7nm，所述恒温势阱层的厚度为3.0nm，所述第二变温势阱层的厚度为0.7nm。在取该最优值周期数的情况下效果最好，此厚度保证了阱的质量，势阱和势垒间能带充分的缓冲过度，电子和空穴在阱中更有效的复合发光。
根据本发明优选的，所述缓冲层的厚度为20-40nm；所述非掺杂GaN层的厚度为2-3μm；所述n型AlGaN层的厚度30-60nm；所述n型GaN层的厚度2-3μm；所述P型AlGaN层的厚度为50-100nm；所述P型GaN层的厚度为150-300nm；所述P型InGaN欧姆接触层的厚度为2-10nm。
进一步优选的，所述缓冲层的厚度为23nm；所述非掺杂GaN层的厚度为2.5μm；所述n型AlGaN层的厚度40nm；所述n型GaN层的厚度2μm；所述P型AlGaN层的厚度为40nm；所述P型GaN层的厚度为150nm；所述P型InGaN欧姆接触层的厚度为2nm。在取该最优值周期数的情况下，n型和p型提供更充足的电子和空穴，减小n型区和p型区的吸光。
根据本发明优选的，所述衬底层为蓝宝石衬底。
上述LED外延结构的制备方法，包括：
(1)将蓝宝石衬底放入金属有机物化学气相沉积(MOCVD)设备的反应室中，处理生成所述衬底层；
(2)在所述衬底层上生长所述缓冲层；
(3)在所述缓冲层上生长所述非掺杂GaN层；
(4)在所述非掺杂GaN层上生长所述n型AlGaN层；
(5)在所述n型AlGaN层上生长所述n型GaN层；
(6)在所述n型GaN层上周期生长所述量子阱层，在一个周期内，按照以下步骤生长：
A、在气氛为氮气的反应室内，在生长温度为880-920℃、压力为200-400mbar的条件下，通入三乙基镓或三甲基镓，持续生长厚度为10-20nm的所述GaN势垒层，所述GaN势垒层中硅掺杂浓度为1E17-1E18atom/cm3；
B、将温度由880-920℃降至730-760℃，在所述GaN势垒层上连续生长所述第一变温势阱层，持续生长厚度为0.5-2nm，In摩尔量为50-100mole；
C、将温度由730-760℃降至730-760℃，在所述第一变温势阱层上连续生长所述恒温势阱层，持续生长厚度为2-4nm，In摩尔量为50-100mole；
D、将温度由730-760℃升至880-920℃，在所述恒温势阱层上连续生长所述第二变温势阱层，持续生长厚度为0.5-2nm，In摩尔量为50-100mole；
上述步骤A-D中生长的量子阱层的过程提高了势阱质量,实现了势阱和势垒间能带充分的缓冲过度，显著改善阱垒间中的晶格失配量，减小极化及压电电场，电子和空穴在空间波函数的分离减小的最低，提高出光效率10％左右。
(7)在所述量子阱层上依次生长所述P型AlGaN层、P型GaN层和P型InGaN欧姆接触层。
根据本发明优选的，所述步骤(1)，生长所述衬底层，包括步骤如下：
a、将蓝宝石衬底放入金属有机物化学气相沉积(MOCVD)设备的反应室中，在氢气气氛下加热到1000-1350℃，压力为200mbar，处理5-10分钟；
b、升压至600mbar，温度为650℃，通入氨气，氮化处理2-3分钟；即得。
根据本发明优选的，所述步骤(3)，在所述GaN缓冲层上生长所述非掺杂GaN层，包括：在温度为1100℃、压力600mbar的条件下，在所述GaN缓冲层上以2-2.5μm/h的生长速率上生长厚度为2-3μm的所述非掺杂GaN层。
根据本发明优选的，所述步骤(4)，在所述非掺杂GaN层上生长所述n型AlGaN层，包括：在温度为1000℃、压力133mbar的条件下，在所述非掺杂GaN层上生长厚度为30-60nm的所述n型AlGaN层，硅掺杂浓度为5E18-1E19atom/cm3，Al掺杂浓度5E19-1E20atom/cm3。
根据本发明优选的，所述步骤(5)，在所述n型AlGaN层上生长所述n型GaN层，包括：在温度为1080℃、压力600mbar的条件下，在所述n型AlGaN层上生长厚度为2-3μm的所述n型GaN层，硅掺杂浓度为8E19-1.3E19atom/cm3。
根据本发明优选的，所述步骤(7)，在所述量子阱层上依次生长所述P型AlGaN层、P型GaN层和P型InGaN欧姆接触层，包括步骤如下：
①在温度为830℃、压力为200mbar条件下，在所述量子阱层上生长厚度为50-100nm的所述P型AlGaN层，Mg掺杂浓度5E19atom/cm3，Al掺杂浓度8E19atom/cm3；
②在温度为1000℃、压力为200mbar条件下，在所述P型AlGaN层上生长厚度为150-300nm的所述P型GaN层，Mg掺杂浓度1E20atom/cm3；
③在温度为750℃、压力为300-400mbar条件下，在所述P型GaN层上生长厚度为2-10nm的所述P型InGaN欧姆接触层，Mg掺杂浓度为2E20atom/cm3，In掺杂浓度为1E20atom/cm3。
附图说明
图1是本发明的LED外延结构的示意图。
图2是本发明中高质量势阱能带结构图。
1、衬底层，2、缓冲层，3、非掺杂GaN层，4、n型AlGaN层，5、n型GaN层，6、量子阱层，7、P型AlGaN层，8、P型GaN层，9、P型InGaN欧姆接触层，10、GaN势垒层，11、第一变温势阱层，12、恒温势阱层，13、第二变温势阱层。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例对本发明作进一步限定，但不限于此。
实施例1
一种提高势阱质量的LED外延结构，如图1所示，自下而上依次设置有衬底层1、缓冲层2、非掺杂GaN层3、n型AlGaN层4、n型GaN层5、量子阱层6、P型AlGaN层7、P型GaN层8和P型InGaN欧姆接触层9，量子阱层6自下而上包括周期性的GaN势垒层10、第一变温势阱层11、恒温势阱层12、第二变温势阱层13；第一变温势阱层11是指由880℃降温至750℃过程中生长的InGaN层；恒温势阱层12是指在750℃温度下生长的InGaN层；第二变温势阱层13是指由750℃升温至880℃过程中生长的InGaN层。
本发明使LED外延结构能生长出高质量的势阱层(量子阱层6)，通过此特殊势阱结构，势阱和势垒间能带实现了充分的缓冲过度，显著改善阱垒间中的晶格失配量，减小极化及压电电场，缓解了能带的弯曲，电子和空穴在空间波函数的分离减小，同时又能更好的阻挡和扩展N型电子的注入，增强量子阱束缚电子的能力，提高空穴和电子注入在有源区效率和辐射复合效率，从本质上提高晶体质量和内量子效率，提高器件性能，提高出光效率10％左右。
量子阱层6的周期数为13，在一个周期内，GaN势垒层10的厚度为12nm，第一变温势阱层11的厚度为0.7nm，恒温势阱层12的厚度为3.0nm，第二变温势阱层13的厚度为0.7nm；
传统InGaN/GaN量子阱工艺结构和本专利提供的量子阱工艺结构进行光效对比分析如表1所示，由表1可知，本发明LED外延结构光效提高10％左右。
表1
| 类型 | 电压 | 平均亮度 |
| 传统量子阱 | 3.05V | 356mW |
| 本实施例量子阱 | 3.06V | 396mW |
实施例2
根据实施例1所述的一种提高势阱质量的LED外延结构，其区别在于，缓冲层2的厚度为23nm；非掺杂GaN层3的厚度为2.5μm；n型AlGaN层4的厚度40nm；n型GaN层5的厚度2μm；P型AlGaN层7的厚度为40nm；P型GaN层8的厚度为150nm；P型InGaN欧姆接触层9的厚度为2nm。衬底层1为蓝宝石衬底。
实施例3
实施例1或2所述的LED外延结构的制备方法，采用高纯H2或高纯N2或高纯H2和N2的混合气体作为载气，高纯NH3作为N源，金属有机源三甲基镓或三乙基镓作为镓源，三甲基铟作为铟源，N型掺杂剂用硅烷，三甲基铝作为铝源，P型掺杂剂为二茂镁，反应室压力在100mabar-900mbar之间，包括：
(1)将蓝宝石衬底放入金属有机物化学气相沉积(MOCVD)设备的反应室中，处理生成衬底层1；包括步骤如下：
a、将蓝宝石衬底放入金属有机物化学气相沉积(MOCVD)设备的反应室中，在氢气气氛下加热到1000-1350℃，压力为200mbar，处理5-10分钟；
b、升压至600mbar，温度为650℃，通入氨气，氮化处理2-3分钟；即得。
(2)在衬底层1上通入三家基镓生长厚度为20-40nm的GaN缓冲层；
(3)在GaN缓冲层上生长非掺杂GaN层3，包括：在温度为1100℃、压力600mbar的条件下，在GaN缓冲层上以2-2.5μm/h的生长速率上生长厚度为2-3μm的非掺杂GaN层3。
(4)在非掺杂GaN层3上生长n型AlGaN层4，包括：在温度为1000℃、压力133mbar的条件下，在非掺杂GaN层3上生长厚度为30-60nm的n型AlGaN层4，硅掺杂浓度为5E18-1E19atom/cm3，Al掺杂浓度5E19-1E20atom/cm3。
(5)在n型AlGaN层4上生长n型GaN层5，包括：在温度为1080℃、压力600mbar的条件下，在n型AlGaN层4上生长厚度为2-3μm的n型GaN层5，硅掺杂浓度为8E19-1.3E19atom/cm3。
(6)在n型GaN层5上周期生长量子阱层6，在一个周期内，按照以下步骤生长：
A、在气氛为氮气的反应室内，在生长温度为880-920℃、压力为200-400mbar的条件下，通入三乙基镓或三甲基镓，持续生长厚度为10-20nm的GaN势垒层10，GaN势垒层10中硅掺杂浓度为1E17-1E18atom/cm3；
B、将温度由880-920℃降至730-760℃，在GaN势垒层10上连续生长第一变温势阱层11，持续生长厚度为0.5-2nm，In摩尔量为50-100mole；
C、将温度由730-760℃降至730-760℃，在第一变温势阱层11上连续生长恒温势阱层12，持续生长厚度为2-4nm，In摩尔量为50-100mole；
D、将温度由730-760℃升至880-920℃，在恒温势阱层12上连续生长第二变温势阱层13，持续生长厚度为0.5-2nm，In摩尔量为50-100mole；
上述步骤A-D中生长的量子阱层6的过程提高了势阱质量,实现了势阱和势垒间能带充分的缓冲过度，显著改善阱垒间中的晶格失配量，减小极化及压电电场，电子和空穴在空间波函数的分离减小的最低，提高出光效率10％左右。
(7)在量子阱层6上依次生长P型AlGaN层7、P型GaN层8和P型InGaN欧姆接触层9，包括步骤如下：
①在温度为830℃、压力为200mbar条件下，在量子阱层6上生长厚度为50-100nm的P型AlGaN层7，Mg掺杂浓度5E19atom/cm3，Al掺杂浓度8E19atom/cm3；
②在温度为1000℃、压力为200mbar条件下，在P型AlGaN层7上生长厚度为150-300nm的P型GaN层8，Mg掺杂浓度1E20atom/cm3；
③在温度为750℃、压力为300-400mbar条件下，在P型GaN层8上生长厚度为2-10nm的P型InGaN欧姆接触层9，Mg掺杂浓度为2E20atom/cm3，In掺杂浓度为1E20atom/cm3。
图2给出了本发明中高质量势阱的特殊能带结构，由于其特殊能带组合势阱，能够显著阻挡和扩散N型电子的注入，增强量子阱束缚电子的能力，提高空穴和电子注入在有源区效率和辐射复合效率，调整极化电荷消除内建的极化电场，有效降低阱垒界面间的应力，缓解能带的弯曲，从本质上提高晶体质量和内量子效率，提高器件性能。
Claims (10)
1.一种提高势阱质量的LED外延结构，其特征在于，自下而上依次设置有衬底层、缓冲层、非掺杂GaN层、n型AlGaN层、n型GaN层、量子阱层、P型AlGaN层、P型GaN层和P型InGaN欧姆接触层，所述量子阱层自下而上包括周期性的GaN势垒层、第一变温势阱层、恒温势阱层、第二变温势阱层；所述第一变温势阱层是指由880-920℃降温至730-760℃过程中生长的InGaN层；所述恒温势阱层是指在730-760℃温度范围内某一恒定的温度条件下生长的InGaN层；所述第二变温势阱层是指由730-760℃升温至880-920℃过程中生长的InGaN层；
进一步优选的，所述第一变温势阱层是指由880℃降温至750℃过程中生长的InGaN层；所述恒温势阱层是指在750℃温度下生长的InGaN层；所述第二变温势阱层是指由750℃升温至880℃过程中生长的InGaN层。
2.根据权利要求1所述的一种提高势阱质量的LED外延结构，其特征在于，所述量子阱层的周期数为5-20；
进一步优选的，所述量子阱层的周期数为13。
3.根据权利要求1所述的一种提高势阱质量的LED外延结构，其特征在于，在一个周期内，所述GaN势垒层的厚度为10-20nm，所述第一变温势阱层的厚度为0.5-2nm，所述恒温势阱层的厚度为2-4nm，所述第二变温势阱层的厚度为0.5-2nm；
进一步优选的，在一个周期内，所述GaN势垒层的厚度为12nm，所述第一变温势阱层的厚度为0.7nm，所述恒温势阱层的厚度为3.0nm，所述第二变温势阱层的厚度为0.7nm。
4.根据权利要求1所述的一种提高势阱质量的LED外延结构，其特征在于，所述缓冲层的厚度为20-40nm；所述非掺杂GaN层的厚度为2-3μm；所述n型AlGaN层的厚度30-60nm；所述n型GaN层的厚度2-3μm；所述P型AlGaN层的厚度为50-100nm；所述P型GaN层的厚度为150-300nm；所述P型InGaN欧姆接触层的厚度为2-10nm；
进一步优选的，所述缓冲层的厚度为23nm；所述非掺杂GaN层的厚度为2.5μm；所述n型AlGaN层的厚度40nm；所述n型GaN层的厚度2μm；所述P型AlGaN层的厚度为40nm；所述P型GaN层的厚度为150nm；所述P型InGaN欧姆接触层的厚度为2nm。
5.根据权利要求1所述的一种提高势阱质量的LED外延结构，其特征在于，所述衬底层为蓝宝石衬底。
6.权利要求1-5任一所述LED外延结构的制备方法，其特征在于，包括：
(1)将蓝宝石衬底放入金属有机物化学气相沉积设备的反应室中，处理生成所述衬底层；
(2)在所述衬底层上生长所述缓冲层；
(3)在所述缓冲层上生长所述非掺杂GaN层；
(4)在所述非掺杂GaN层上生长所述n型AlGaN层；
(5)在所述n型AlGaN层上生长所述n型GaN层；
(6)在所述n型GaN层上周期生长所述量子阱层，在一个周期内，按照以下步骤生长：
A、在气氛为氮气的反应室内，在生长温度为880-920℃、压力为200-400mbar的条件下，通入三乙基镓或三甲基镓，持续生长厚度为10-20nm的所述GaN势垒层，所述GaN势垒层中硅掺杂浓度为1E17-1E18atom/cm3；
B、将温度由880-920℃降至730-760℃，在所述GaN势垒层上连续生长所述第一变温势阱层，持续生长厚度为0.5-2nm，In摩尔量为50-100mole；
C、将温度由730-760℃降至730-760℃，在所述第一变温势阱层上连续生长所述恒温势阱层，持续生长厚度为2-4nm，In摩尔量为50-100mole；
D、将温度由730-760℃升至880-920℃，在所述恒温势阱层上连续生长所述第二变温势阱层，持续生长厚度为0.5-2nm，In摩尔量为50-100mole；
(7)在所述量子阱层上依次生长所述P型AlGaN层、P型GaN层和P型InGaN欧姆接触层。
7.根据权利要求6所述LED外延结构的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)，生长所述衬底层，包括步骤如下：
a、将蓝宝石衬底放入金属有机物化学气相沉积设备的反应室中，在氢气气氛下加热到1000-1350℃，压力为200mbar，处理5-10分钟；
b、升压至600mbar，温度为650℃，通入氨气，氮化处理2-3分钟；即得。
8.根据权利要求6所述LED外延结构的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)，在所述GaN缓冲层上生长所述非掺杂GaN层，包括：在温度为1100℃、压力600mbar的条件下，在所述GaN缓冲层上以2-2.5μm/h的生长速率上生长厚度为2-3μm的所述非掺杂GaN层。
9.根据权利要求6所述LED外延结构的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)，在所述非掺杂GaN层上生长所述n型AlGaN层，包括：在温度为1000℃、压力133mbar的条件下，在所述非掺杂GaN层上生长厚度为30-60nm的所述n型AlGaN层，硅掺杂浓度为5E18-1E19atom/cm3，Al掺杂浓度5E19-1E20atom/cm3；
所述步骤(5)，在所述n型AlGaN层上生长所述n型GaN层，包括：在温度为1080℃、压力600mbar的条件下，在所述n型AlGaN层上生长厚度为2-3μm的所述n型GaN层，硅掺杂浓度为8E19-1.3E19atom/cm3。
10.根据权利要求6所述LED外延结构的制备方法，其特征在于，所述步骤(7)，在所述量子阱层上依次生长所述P型AlGaN层、P型GaN层和P型InGaN欧姆接触层，包括步骤如下：
①在温度为830℃、压力为200mbar条件下，在所述量子阱层上生长厚度为50-100nm的所述P型AlGaN层，Mg掺杂浓度5E19atom/cm3，Al掺杂浓度8E19atom/cm3；
②在温度为1000℃、压力为200mbar条件下，在所述P型AlGaN层上生长厚度为150-300nm的所述P型GaN层，Mg掺杂浓度1E20atom/cm3；
③在温度为750℃、压力为300-400mbar条件下，在所述P型GaN层上生长厚度为2-10nm的所述P型InGaN欧姆接触层，Mg掺杂浓度为2E20atom/cm3，In掺杂浓度为1E20atom/cm3。
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