CN109786521B - 一种发光二极管的外延片及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发光二极管的外延片及制备方法，属于发光二极管制造领域。多量子阱层中第一超晶格结构中Al_xGa_1‑xN垒层较高的势垒可起到阻挡电子的作用，提高多量子阱层中空穴的浓度，有利于提高发光二极管的发光效率。而第二超晶格结构中的Al_yGa_1‑yN垒层的势垒低于Al_xGa_1‑xN垒层的势垒则使得部分空穴还可移动至第二超晶格结构中，空穴分布较为均匀。同时Al_xGa_1‑xN垒层的厚度大于Al_yGa_1‑yN垒层的厚度、Al_yGa_1‑yN垒层的厚度大于第三超晶格结构中的GaN垒层的厚度，也可使电子受到较厚的Al_xGa_1‑xN垒层的阻挡，GaN垒层对空穴的阻挡作用则较小，同样可起到延长电子深入多量子阱层的时间、并提供给空穴更多时间深入多量子阱层的作用，有利于提高发光二极管的发光效率与均匀度。

Description

一种发光二极管的外延片及制备方法

技术领域

本发明涉及发光二极管制造领域，特别涉及一种发光二极管的外延片及制备方法。

背景技术

发光二极管是一种可以把电能转化成光能的半导体二极管，具有体积小、寿命长、功耗低等优点，目前被广泛应用于汽车信号灯、交通信号灯、显示屏以及照明设备。外延片是制作发光二极管的基础结构，外延片的结构包括衬底及在衬底上生长出的外延层。其中，外延层的结构主要包括：依次生长在衬底上的缓冲层、未掺杂的GaN层、N型GaN层、多量子阱层及P型GaN层，其中多量子阱层包括交替层叠的InGaN阱层与GaN垒层。

对外延片通电使外延片中N型GaN层中的电子向多量子阱层移动、P型GaN层中的空穴向多量子阱层移动，但由于电子的移速远大于空穴的移速。导致外延片通电之后，当空穴由P型GaN层移动至多量子阱层时，部分来自N型GaN层的电子已移动至多量子阱层较为靠近P型GaN层的几个InGaN阱层中；又由于N型GaN层中电子的浓度远高于P型GaN层空穴的浓度，进入多量子阱层中的电子浓度远大于空穴浓度，使得刚进入多量子阱层的空穴均与电子在多量子阱层较为靠近P型GaN层的几个InGaN阱层中复合发光，空穴不能进一步深入多量子阱层，而进入多量子阱层中的空穴数量有限，使得最终得到的发光二极管的发光效率较低。

发明内容

本发明实施例提供了一种发光二极管的外延片及制备方法，能够提高发光二极管的发光效率。所述技术方案如下：

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及依次层叠在所述衬底上的缓冲层、未掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层以及P型GaN层，所述多量子阱层包括依次层叠的第一超晶格结构、第二超晶格结构与第三超晶格结构，所述第一超晶格结构包括交替层叠的InGaN阱层与Al_xGa_1-xN垒层，所述第二超晶格结构包括交替层叠的InGaN阱层与Al_yGa_1-yN垒层，其中y<x，所述第三超晶格结构包括交替层叠的InGaN阱层与GaN垒层，

所述Al_xGa_1-xN垒层的厚度大于所述Al_yGa_1-yN垒层的厚度，所述Al_yGa_1-yN垒层的厚度大于所述GaN垒层的厚度。

可选地，所述第三超晶格结构中InGaN阱层的厚度为2～5nm，所述GaN垒层的厚度为7～13nm。

可选地，所述Al_xGa_1-xN垒层的厚度与所述Al_yGa_1-yN垒层的厚度的比值为1.1～1.3，

可选地，所述Al_yGa_1-yN垒层的厚度与所述GaN垒层的厚度的比值为1.1～1.3。

可选地，0.2≤x≤0.4。

可选地，，0.15≤y≤0.35。

可选地，x:y＝1.1～1.3。

可选地，所述Al_xGa_1-xN垒层的层数、所述Al_yGa_1-yN垒层的层数均与所述GaN垒层的层数相同。

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；

在所述衬底上生长缓冲层；

在所述缓冲层上生长未掺杂GaN层；

在所述未掺杂GaN层上生长N型GaN层；

在所述N型GaN层上生长多量子阱层，

其中，所述多量子阱层包括依次层叠的第一超晶格结构、第二超晶格结构与第三超晶格结构，所述第一超晶格结构包括交替层叠的InGaN阱层与Al_xGa_1-xN垒层，所述第二超晶格结构包括交替层叠的InGaN阱层与Al_yGa_1-yN垒层，其中y<x，所述第三超晶格结构包括交替层叠的InGaN阱层与GaN垒层，

所述Al_xGa_1-xN垒层的厚度大于所述Al_yGa_1-yN垒层的厚度，所述Al_yGa_1-yN垒层的厚度大于所述GaN垒层的厚度；

在所述多量子阱层上生长P型GaN层。

可选地，在所述N型GaN层上生长多量子阱层包括：在N型GaN层上依次生长第一超晶格结构、第二超晶格结构、第三超晶格结构，

在生长所述第一超晶格结构时，向反应腔内通入15～30sccm的Al源。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：外延片中的多量子阱层包括依次层叠的第一超晶格结构、第二超晶格结构与第三超晶格结构，第一超晶格结构中Al_xGa_{1- x}N垒层较高的势垒可起到阻挡电子的作用，延长电子深入多量子阱层的时间，使得移速较慢的空穴有足够的时间深入多量子阱层中，深入多量子阱层的空穴数量增加，提高了多量子阱层中空穴的浓度，有利于提高发光二极管的发光效率。而第二超晶格结构中的Al_yGa_{1- y}N垒层的势垒低于Al_xGa_1-xN垒层的势垒则使得部分空穴还可移动至第二超晶格结构中，空穴大部分分布在第二超晶格结构与第三超晶格结构中，外延片整体发光较为均匀。同时Al_xGa_1-xN垒层的厚度大于Al_yGa_1-yN垒层的厚度、Al_yGa_1-yN垒层的厚度大于第三超晶格结构中的GaN垒层的厚度这种设置，也可使得电子在第一超晶格结构中受到较厚的Al_xGa_1-xN垒层的阻挡，而厚度较薄的GaN垒层对空穴的阻挡作用则较小，同样可起到延长电子深入多量子阱层的时间、并提供给空穴更多时间深入多量子阱层的作用，有利于提高发光二极管的发光效率与均匀度。

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的外延片的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种发光二极管的外延片的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种发光二极管的外延片的制备方法流程图；

图4是本发明实施例提供的另一种发光二极管的外延片的制备方法流程图。

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是本发明实施例提供的一种发光二极管的外延片的结构示意图，如图1所示，该外延片包括衬底1及依次层叠在衬底1上的缓冲层2、未掺杂GaN层3、N型GaN层4、多量子阱层5以及P型GaN层6。多量子阱层5包括依次层叠的第一超晶格结构51、第二超晶格结构52与第三超晶格结构53。第一超晶格结构51包括交替层叠的InGaN阱层511与Al_xGa_1-xN垒层512，第二超晶格结构52包括交替层叠的InGaN阱层521与Al_yGa_1-yN垒层522，其中y<x，第三超晶格结构53包括交替层叠的InGaN阱层531与GaN垒层532。

Al_xGa_1-xN垒层512的厚度大于Al_yGa_1-yN垒层522的厚度，Al_yGa_1-yN垒层522的厚度大于GaN垒层532的厚度。

外延片中的多量子阱层5包括依次层叠的第一超晶格结构51、第二超晶格结构52与第三超晶格结构53，第一超晶格结构51中Al_xGa_1-xN垒层512较高的势垒可起到阻挡电子的作用，延长电子深入多量子阱层5的时间，使得移速较慢的空穴有足够的时间深入多量子阱层5中，深入多量子阱层5的空穴数量增加，提高了多量子阱层5中空穴的浓度，有利于提高发光二极管的发光效率。而第二超晶格结构52中的Al_yGa_1-yN垒层522的势垒低于Al_xGa_1-xN垒层512的势垒则使得部分空穴还可移动至第二超晶格结构52中，空穴大部分分布在第二超晶格结构52与第三超晶格结构53中，外延片整体发光较为均匀。同时Al_xGa_1-xN垒层512的厚度大于Al_yGa_1-yN垒层522的厚度、Al_yGa_1-yN垒层522的厚度大于第三超晶格结构53中的GaN垒层532的厚度这种设置，也可使得电子在第一超晶格结构51中受到较厚的Al_xGa_1-xN垒层的阻挡，厚度较薄的GaN垒层532对空穴的阻挡作用则较小，同样可起到延长电子深入多量子阱层5的时间、并提供给空穴更多时间深入多量子阱层5的作用，有利于提高发光二极管的发光效率与均匀度。

可选地，衬底1可为蓝宝石衬底，可节省外延片的成本。在本发明实施例提供的其他情况中，衬底1也可为图形化蓝宝石衬底或者硅衬底，本发明对此不做限制。

示例性地，缓冲层2可包括依次层叠的AlN缓冲层21与低温GaN缓冲层22，低温GaN缓冲层22的厚度可为15～35nm。这种设置可保证外延层的成膜质量。

未掺杂GaN层3的厚度可为2～6μm。

示例性地，N型GaN层4中的掺杂元素可为Si，Si的掺杂浓度可为10¹⁸～10¹⁹cm^-3。进一步地，N型GaN层4的厚度可为1～5μm。

在本发明实施例中，第三超晶格结构53中InGaN阱层531的厚度可为2～5nm，GaN垒层532的厚度为7～13nm。第三超晶格结构53中GaN垒层532的厚度相对传统多量子阱层中GaN垒层的厚度减小，使得第三超晶格结构53中InGaN阱层531的整体厚度相对第三超晶格结构53中GaN垒层532的整体厚度的比值增大，电子与空穴被InGaN阱层531捕获的几率更大，电子与空穴溢出至GaN垒层532的几率减小，更多的电子与空穴会在InGaN阱层531中复合发光，最终得到的发光二极管的发光效率提高。且GaN垒层532的厚度在此范围内时，发光二极管的发光效率的提升较大。

示例性地，第二超晶格结构52中InGaN阱层521的厚度与第一超晶格结构51中InGaN阱层521的厚度均可为2～5nm，发光二极管也较为容易制备。

其中，第一超晶格结构51中InGaN阱层511的厚度、第二超晶格结构52中InGaN阱层511的厚度均可与第三超晶格结构53中InGaN阱层531的厚度相等。这种结构较为容易实现。

可选地，第二超晶格结构52中Al_yGa_1-yN垒层522的厚度可为8～16nm。第二超晶格结构52中Al_yGa_1-yN垒层522的厚度在以上范围内时，同样有利于电子被第二超晶格结构52中InGaN阱层521捕获，且有利于空穴进入第二超晶格结构52中，提高发光二极管的发光均匀度。

进一步地，第一超晶格结构51中Al_xGa_1-xN垒层512的厚度可为10～18nm。此时Al_xGa_1-xN垒层512阻挡电子的效果较好，得到的发光二极管的发光效率较好。

其中，Al_xGa_1-xN垒层512的厚度与Al_yGa_1-yN垒层522的厚度的比值为1.1～1.3，此时得到的多量子阱层5的质量较好，可保证发光二极管的发光效率。

Al_yGa_1-yN垒层522的厚度与GaN垒层532的厚度的比值为1.1～1.3。Al_xGa_1-xN垒层512的厚度与Al_yGa_1-yN垒层522的厚度的比值以及Al_yGa_1-yN垒层522的厚度与GaN垒层532的厚度的比值在以上范围内时，得到的多量子阱层5的质量较好，可保证发光二极管的发光效率，另一方面也容易制备。

可选地，Al_xGa_1-xN垒层512中0.2≤x≤0.4。此时Al_xGa_1-xN垒层512可较好地阻挡电子，得到的发光二极管的发光效率也较好。

示例性地，Al_yGa_1-yN垒层522中0.15≤y≤0.35。此时Al_yGa_1-yN垒层522起到阻挡电子的作用的同时，也不会过于影响空穴的注入，使得多量子阱层5中空穴的分布相对较为均匀。

可选地，x:y＝1.1～1.3。此时得到的发光二极管的发光效率较好，也易于制备。

本发明实施例中，第三超晶格结构53中InGaN阱层531的层数可为3～5，GaN垒层532与第三超晶格结构53中InGaN阱层531的层数相同。此时得到的发光二极管的发光效率较好。

可选地，第二超晶格结构52中InGaN阱层521的层数可为3～5，Al_xGa_1-xN垒层522与第二超晶格结构52中InGaN阱层521的层数相同。此时得到的发光二极管的发光效率较好。

可选地，第一超晶格结构51中InGaN阱层511的层数可为3～5，Al_yGa_1-yN垒层512与第一超晶格结构51中InGaN阱层511的层数相同。此时得到的发光二极管的发光效率较好。

进一步地，Al_xGa_1-xN垒层512的层数、Al_yGa_1-yN垒层522的层数均可与GaN垒层532的层数相同。此种设置下，Al_xGa_1-xN垒层512能够较好地阻挡电子，GaN垒层532中空穴的浓度也较高，空穴在多量子阱层5中的分布更为均匀，对发光二极管的发光均匀度也有较大提高。

可选地，Al_xGa_1-xN垒层512与Al_yGa_1-yN垒层522均可掺杂有Si元素，Al_xGa_1-xN垒层512中掺杂的Si元素的浓度与Al_yGa_1-yN垒层522中掺杂的Si元素的比值为1.1～1.3。Al_xGa_{1- x}N垒层512与Al_yGa_1-yN垒层522中掺杂Si元素可提高多量子阱层5中电子浓度，且Al_xGa_1-xN垒层512中掺杂的Si元素的浓度与Al_yGa_1-yN垒层522中掺杂的Si元素的比值为1.1～1.3时，得到的多量子阱层5的质量也较好，也有利于发光二极管的发光效率的提高。

其中，Al_xGa_1-xN垒层512中掺杂的Si元素的浓度可为10¹⁷～10¹⁹cm³。

可选地，P型GaN层6的厚度可为100～200nm。

图2是本发明实施例提供的另一种发光二极管的外延片的结构示意图，如图2所示，该外延片包括衬底1及依次层叠在衬底1上的缓冲层2、未掺杂GaN层3、N型GaN层4、多量子阱层5、电子阻挡层7、P型GaN层6及P型接触层8。多量子阱层5包括依次层叠的第一超晶格结构51、第二超晶格结构52与第三超晶格结构53。第一超晶格结构51包括交替层叠的InGaN阱层511与Al_xGa_1-xN垒层512，第二超晶格结构52包括交替层叠的InGaN阱层521与Al_yGa_1-yN垒层522，其中y<x，第三超晶格结构53包括交替层叠的InGaN阱层531与GaN垒层532。

Al_xGa_1-xN垒层512的厚度大于Al_yGa_1-yN垒层522的厚度，Al_yGa_1-yN垒层522的厚度大于GaN垒层532的厚度。

需要说明的是，本发明实施例提供的图2中的外延片结构相对图1中的外延片结构，在多量子阱层5与P型GaN层6之间增加了电子阻挡层7，以避免电子由多量子阱层5溢流至P型GaN层6，使电子在多量子阱层5中复合发光，保证发光二极管的发光效率；并在P型GaN层6上设置了P型接触层8，以为外延片的后续制作做准备。

电子阻挡层7可为P型AlGaN层，可较好地阻挡电子。电子阻挡层7的厚度可为10～30nm。需要说明的是，Al_xGa_1-xN垒层512的势垒低于电子阻挡层7的势垒。本发明实施例中，P型接触层的厚度可为30～50nm。

图3是本发明实施例提供的一种发光二极管的外延片的制备方法流程图，如图3所示，该制备方法包括：

S101：提供一衬底。

S102：在衬底上生长缓冲层。

S103：在缓冲层上生长未掺杂GaN层。

S104：在未掺杂GaN层上生长N型GaN层。

S105：在N型GaN层上生长多量子阱层。

其中，多量子阱层包括依次层叠的第一超晶格结构、第二超晶格结构与第三超晶格结构，第一超晶格结构包括交替层叠的InGaN阱层与Al_xGa_1-xN垒层，第二超晶格结构包括交替层叠的InGaN阱层与Al_yGa_1-yN垒层，其中y<x，第三超晶格结构包括交替层叠的InGaN阱层与GaN垒层。

Al_xGa_1-xN垒层的厚度大于Al_yGa_1-yN垒层的厚度，Al_yGa_1-yN垒层的厚度大于GaN垒层的厚度。

S106：在多量子阱层上生长P型GaN层。

外延片中的多量子阱层包括依次层叠的第一超晶格结构、第二超晶格结构与第三超晶格结构，第一超晶格结构中Al_xGa_1-xN垒层较高的势垒可起到阻挡电子的作用，延长电子深入多量子阱层的时间，使得移速较慢的空穴有足够的时间深入多量子阱层中，深入多量子阱层的空穴数量增加，提高了多量子阱层中空穴的浓度，有利于提高发光二极管的发光效率。而第二超晶格结构中的Al_yGa_1-yN垒层的势垒低于Al_xGa_1-xN垒层的势垒则使得部分空穴还可移动至第二超晶格结构中，空穴大部分分布在第二超晶格结构与第三超晶格结构中，外延片整体发光较为均匀。同时Al_xGa_1-xN垒层的厚度大于Al_yGa_1-yN垒层的厚度、Al_yGa_{1- y}N垒层的厚度大于第三超晶格结构中的GaN垒层的厚度这种设置，也可使得电子在第一超晶格结构中受到较厚的Al_xGa_1-xN垒层的阻挡，而厚度较薄的GaN垒层对空穴的阻挡作用则较小，同样可起到延长电子深入多量子阱层的时间、并提供给空穴更多时间深入多量子阱层的作用，有利于提高发光二极管的发光效率与均匀度。

执行完步骤S106之后的外延片结构可见图1。该外延片包括衬底1及依次层叠在衬底1上的缓冲层2、未掺杂GaN层3、N型GaN层4、多量子阱层5以及P型GaN层6。多量子阱层5包括依次层叠的第一超晶格结构51、第二超晶格结构52与第三超晶格结构53。第一超晶格结构51包括交替层叠的InGaN阱层511与Al_xGa_1-xN垒层512，第二超晶格结构52包括交替层叠的InGaN阱层521与Al_yGa_1-yN垒层522。第三超晶格结构53包括交替层叠的InGaN阱层531与GaN垒层532。

图4是本发明实施例提供的另一种发光二极管的外延片的制备方法流程图，如图4所示，该制备方法包括：

S201：提供一衬底。

其中，衬底可使用蓝宝石衬底。

S202：在衬底上生长缓冲层。

步骤S202可包括在衬底上依次生长AlN缓冲层与低温GaN缓冲层。

其中，步骤S202可包括将衬底放入磁控溅射设备以形成AlN缓冲层。这种形式生长得到的AlN缓冲层的质量较好。

示例性地，AlN缓冲层溅射时的温度可为500～650℃。在AlN缓冲层的生长过程中，AlN缓冲层的溅射温度为以上范围可得到质量较好的AlN缓冲层，保证在AlN，进而保证发光二极管的整理质量。

可选地，AlN缓冲层溅射时的压力可为5～10mbar。将AlN缓冲层的溅射压力设置在以上范围可保证得到的AlN缓冲层的质量较好，进而保证在AlN缓冲层上生长的外延层的质量，最终提高发光二极管的发光效率。

可选地，AlN缓冲层的厚度可为15～40nm。

S203：在缓冲层上生长未掺杂GaN层。

未掺杂GaN层的生长温度可为1000～1200℃，生长压力可为100～500Torr。在此条件下生长得到的未掺杂GaN层的质量较好。

未掺杂GaN层的生长时间可为6～20min。

示例性地，未掺杂GaN层的生长厚度可为2～6μm。

S204：在未掺杂GaN层上生长N型GaN层。

其中，N型GaN层的生长温度可为1000～1200℃，生长压力可为100～500Torr。

N型GaN层可进行Si掺杂，Si掺杂的浓度可为1×10¹⁹～1×10²¹cm^-3。

N型GaN层的生长厚度可为1～5μm。

S205：在N型GaN层上生长多量子阱层。

其中，多量子阱层包括依次层叠的第一超晶格结构、第二超晶格结构与第三超晶格结构，第一超晶格结构包括交替层叠的InGaN阱层与Al_xGa_1-xN垒层，第二超晶格结构包括交替层叠的InGaN阱层与Al_yGa_1-yN垒层，其中y<x，第三超晶格结构包括交替层叠的InGaN阱层与GaN垒层。

Al_xGa_1-xN垒层的厚度大于Al_yGa_1-yN垒层的厚度，Al_yGa_1-yN垒层的厚度大于GaN垒层的厚度。

步骤S205中可包括，在N型GaN层上依次生长第一超晶格结构、第二超晶格结构以及第三超晶格结构。

可选地，在生长第一超晶格结构时，可向反应腔内通入15～30sccm的Al源。得到的第一超晶格结构的质量较好。

可选地，在生长第一超晶格结构时，还可向反应腔内通入0.6～1.0sccm的Si源。得到的第一超晶格结构的质量较好，也可提高多量子阱层中电子的浓度。

可选地，在生长第二超晶格结构时，可向反应腔内通入12～25sccm的Al源。得到的第二超晶格结构的质量较好。

可选地，在生长第二超晶格结构时，还可向反应腔内通入0.5～0.8sccm的Si源。得到的第二超晶格结构的质量较好，也可提高多量子阱层中电子的浓度。

在本发明实施例中，第三超晶格结构中InGaN阱层的厚度可为2～5nm，GaN垒层的厚度为7～13nm。第三超晶格结构中GaN垒层的厚度相对传统多量子阱层中GaN垒层的厚度减小，使得第三超晶格结构中InGaN阱层的整体厚度相对第三超晶格结构中GaN垒层的整体厚度的比值增大，电子与空穴被InGaN阱层捕获的几率更大，电子与空穴溢出至GaN垒层的几率减小，更多的电子与空穴会在InGaN阱层中复合发光，最终得到的发光二极管的发光效率提高。且GaN垒层的厚度在此范围内时，发光二极管的发光效率的提升较大。

示例性地，第二超晶格结构中InGaN阱层的生长厚度与第一超晶格结构中InGaN阱层的生长厚度均可为2～5nm，保证发光二极管的质量的同时，发光二极管也较为容易制备。

其中，第一超晶格结构中InGaN阱层的生长厚度、第二超晶格结构中InGaN阱层的生长厚度均可与第三超晶格结构中InGaN阱层的生长厚度相等。这种结构较为容易实现。

可选地，第二超晶格结构中Al_yGa_1-yN垒层的生长厚度可为8～16nm。第二超晶格结构中Al_yGa_1-yN垒层的生长厚度在以上范围内时，同样有利于电子被第二超晶格结构中InGaN阱层捕获，且有利于空穴进入第二超晶格结构中，提高发光二极管的发光均匀度。

进一步地，第一超晶格结构中Al_xGa_1-xN垒层的生长厚度可为10～18nm。此时Al_xGa_1-xN垒层阻挡电子的效果较好，得到的发光二极管的发光效率较好。

步骤S205中，多量子阱层中InGaN阱层的生长温度均可为720～820℃；Al_xGa_1-xN垒层的生长温度、Al_yGa_1-yN垒层的生长温度以及GaN垒层的生长温度均可为850～950℃。此时得到的多量子阱层的生长质量较好。

可选地，多量子阱层中InGaN阱层的生长压力、Al_xGa_1-xN垒层的生长压力、Al_yGa_1-yN垒层的生长压力以及GaN垒层的生长压力均可为100～500Torr。

S206：在多量子阱层上生长电子阻挡层。

在本实施例中，电子阻挡层可为P型AlGaN层，电子阻挡层的生长温度可为800～1000℃，生长压力可为50～200Torr。

可选地，P型AlGaN电子阻挡层的生长厚度可为20～30nm。

P型AlGaN电子阻挡层中的掺杂元素可为Mg，Mg的掺杂浓度为10¹⁹cm^-3～10²⁰cm^-3。可保证电子阻挡层的效果与质量。

S207：在电子阻挡层上生长P型GaN层。

可选地，P型GaN层的生长厚度可为10～30nm。此时得到的P型GaN层质量较好，可提供足够的空穴，吸光效应也较为轻微，有利于提高发光二极管的发光效率。

示例性地，P型GaN层的生长温度可为900～950℃。能够生长得到质量较好的P型GaN层。

P型GaN层的生长压力可为300～600torr。能够生长得到质量较好的P型GaN层。

可选地，P型GaN层中的掺杂元素为Mg，P型GaN层中Mg的掺杂浓度为5×10¹⁸～1×10²⁰cm³。此时可得到发光效率较好的发光二极管。

S208：在P型GaN层上生长P型接触层。

可选地，P型接触层的生长厚度为30～50nm。此时得到的P型接触层质量较好，最终得到的发光二极管的发光效率也较好。

示例性地，P型接触层的生长温度为850～1050℃。此时得到的P型接触层的质量较好，也有利于底层P型接触层中Mg的渗入，最终得到的发光二极管的发光效率也较好。

P型接触层的生长压力可为100～600Torr。此时得到的P型接触层的质量较好。

执行完步骤S208之后的外延片的结构可见图2，如图2所示，该外延片包括衬底1及依次层叠在衬底1上的缓冲层2、未掺杂GaN层3、N型GaN层4、多量子阱层5、电子阻挡层7、P型GaN层6及P型接触层8。多量子阱层5包括依次层叠的第一超晶格结构51、第二超晶格结构52与第三超晶格结构53。第一超晶格结构51包括交替层叠的InGaN阱层511与Al_xGa_1-xN垒层512，第二超晶格结构52包括交替层叠的InGaN阱层521与Al_yGa_1-yN垒层522，第三超晶格结构53包括交替层叠的InGaN阱层531与GaN垒层532。

示例性地，在执行完步骤S208之后，本制备方法还包括对外延片在氮气氛围下进行退火处理，其中，退火温度为650～850℃，退火时长为5～15min。

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外延片，其特征在于，所述外延片包括衬底及依次层叠在所述衬底上的缓冲层、未掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层以及P型GaN层，所述多量子阱层包括依次层叠的第一超晶格结构、第二超晶格结构与第三超晶格结构，所述第一超晶格结构包括交替层叠的InGaN阱层与Al_xGa_1-xN垒层，所述第二超晶格结构包括交替层叠的InGaN阱层与Al_yGa_1-yN垒层，其中y<x，所述第三超晶格结构包括交替层叠的InGaN阱层与GaN垒层，

所述Al_xGa_1-xN垒层的厚度大于所述Al_yGa_1-yN垒层的厚度，所述Al_yGa_1-yN垒层的厚度大于所述GaN垒层的厚度。

2.根据权利要求1所述的外延片，其特征在于，所述Al_xGa_1-xN垒层的厚度为10～18nm。

3.根据权利要求1所述的外延片，其特征在于，所述Al_xGa_1-xN垒层的厚度与所述Al_yGa_{1- y}N垒层的厚度的比值为1.1～1.3。

4.根据权利要求1～3任一项所述的外延片，其特征在于，所述Al_yGa_1-yN垒层的厚度与所述GaN垒层的厚度的比值为1.1～1.3。

5.根据权利要求1～3任一项所述的外延片，其特征在于，0.2≤x≤0.4。

6.根据权利要求1～3任一项所述的外延片，其特征在于，0.15≤y≤0.35。

7.根据权利要求1～3任一项所述的外延片，其特征在于，x:y＝1.1～1.3。

8.根据权利要求1～3任一项所述的外延片，其特征在于，所述Al_xGa_1-xN垒层的层数、所述Al_yGa_1-yN垒层的层数均与所述GaN垒层的层数相同。

9.一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；

在所述衬底上生长缓冲层；

在所述缓冲层上生长未掺杂GaN层；

在所述未掺杂GaN层上生长N型GaN层；

在所述N型GaN层上生长多量子阱层，

其中，所述多量子阱层包括依次层叠的第一超晶格结构、第二超晶格结构与第三超晶格结构，所述第一超晶格结构包括交替层叠的InGaN阱层与Al_xGa_1-xN垒层，所述第二超晶格结构包括交替层叠的InGaN阱层与Al_yGa_1-yN垒层，其中y<x，所述第三超晶格结构包括交替层叠的InGaN阱层与GaN垒层，

所述Al_xGa_1-xN垒层的厚度大于所述Al_yGa_1-yN垒层的厚度，所述Al_yGa_1-yN垒层的厚度大于所述GaN垒层的厚度；

在所述多量子阱层上生长P型GaN层。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，在所述N型GaN层上生长多量子阱层包括：在N型GaN层上依次生长第一超晶格结构、第二超晶格结构、第三超晶格结构，

在生长所述第一超晶格结构时，向反应腔内通入15～30sccm的Al源。

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