CN109830583A - 一种具有GaN/纳米空腔的蓝光发光二极管的制备方法 - Google Patents
一种具有GaN/纳米空腔的蓝光发光二极管的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开的是一种具有GaN/纳米空腔的蓝光发光二极管的制备方法,具体包括以下步骤:步骤1、在电解液中,对生长在c‑面蓝宝石衬底上的n‑GaN/n+‑GaN周期性结构进行电化学刻蚀,制得纳米多孔GaN;步骤2、采用退火技术将所述纳米多孔GaN转变为具有GaN/纳米空腔周期性结构的GaN薄膜;步骤3、在所述GaN薄膜上依次外延生长n‑GaN层、InGaN/GaN超晶格和多量子阱层以及Mg掺杂p‑GaN层,制得InGaN基蓝光二极管。本发明是一种具有GaN/纳米空腔的蓝光发光二极管的制备方法,能够制备出大面积、高发光效率的InGaN基蓝光发光二极管。
Description
技术领域
本发明属于半导体光电子材料制备方法技术领域,具体涉及一种具有GaN/纳米空腔的蓝光发光二极管的制备方法。
背景技术
铟镓氮(InGaN)基蓝光发光二极管(LED)已获得广泛应用。然而,其较低的发光效率不仅造成大量的能量被浪费,而且还制约了其在更为广阔的领域中获得应用(如:平面显示,生物医学器件等)。为了提高InGaN基蓝光LED的发光效率,可采用在纳米多孔薄膜上生长InGaN基LED。目前,已经尝试过多孔Si、单层多孔GaN等多种结构。但即使实现剥离,发光效率仍然有待提高。在多层纳米多孔GaN(0001)上生长InGaN基LED,发光强度有望提高6-10倍。目前,制备具有单层纳米多孔GaN(0001)的InGaN基蓝光LED发光效率最高仅提高2倍。该工艺主要包括:(1)采用有机金属化学气相沉积(MOCVD)方法在c-面蓝宝石衬底上先后生长低温GaN缓冲层、Si掺杂n-GaN(0001)层;(2)采用电化学刻蚀和光电化学刻蚀相结合技术对步骤(1)所获薄膜进行刻蚀,形成纳米多孔GaN结构;(3)采用MOCVD再生长方法,依次生长n-GaN(0001)层、InGaN/GaN多量子阱层、p-GaN(0001)层,形成具有单层NP-GaN结构的InGaN基蓝光LED。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有GaN/纳米空腔的蓝光发光二极管的制备方法,能够制备出大面积、高发光效率的InGaN基蓝光发光二极管。
本发明是一种具有GaN/纳米空腔的蓝光发光二极管的制备方法所采用的技术方案,具体包括以下步骤:
步骤1、在电解液中,对生长在c-面蓝宝石衬底上的n-GaN/n+-GaN周期性结构进行电化学刻蚀,制得纳米多孔GaN;
步骤2、采用退火技术将所述纳米多孔GaN转变为具有GaN/纳米空腔周期性结构的GaN薄膜;
步骤3、在所述GaN薄膜上依次外延生长n-GaN层、InGaN/GaN超晶格和多量子阱层以及Mg掺杂p-GaN层,制得InGaN基蓝光二极管。
本发明的特点还在于,
步骤1中电解液为草酸、HF酸或硝酸的水溶液中的任意一种,电解液浓度为0.2-0.6mol/L,c-面蓝宝石衬底的厚度为2-3英寸,电化学刻蚀的刻蚀电压为15-35V,刻蚀速率为20-60nm/min。
步骤1中n-GaN层的厚度为40-180nm,掺杂浓度为3.0×1018~8×1018cm-3,所述n+-GaN层的厚度为40-180nm,掺杂浓度为2.0×1019~5×1019cm-3。
4.根据权利要求1所述的一种具有GaN/纳米空腔的蓝光发光二极管的制备方法,其特征在于,所述步骤1中n-GaN/n+-GaN周期性结构的周期数为6-15。
步骤2中的退火技术是在MOCVD中在一定的气体氛围下进行退火,所述气体为N2、NH3或两者的混合气体。
步骤3是采用MOCVD技术在GaN薄膜上依次外延生长n-GaN层、InGaN/GaN超晶格和多量子阱层以及Mg掺杂p-GaN层。
步骤3中n-GaN层是Si掺杂n-GaN薄膜,n-GaN层的掺杂浓度为3×1018-7×1019cm-3,n-GaN层的生长温度为700-1070℃,n-GaN层的厚度为1.5-2.5μm,InGaN/GaN超晶格结构是周期为5-15的In 0.05Ga0.95N/GaN超晶格结构,每个周期中,In 0.05Ga 0.95N厚度为2-5nm,GaN厚度为6-8nm,多量子阱层是周期10-15的In 0.2Ga 0.8N/GaN多量子阱结构,每个周期中,In0.2Ga 0.8N厚度为3-7nm,GaN厚度为9-12nm,Mg掺杂p-GaN层的掺杂浓度为3×1019cm-3-5×1019cm-3,厚度为150-280nm。
步骤3中是先在800-1000℃初始温度生长厚度为300~400nm的n-GaN层,然后在1000-1070℃温度下生长1.2~2.2μm的n-GaN层,且在800-1000℃初始温度下n-GaN层的生长速率为60-100nm/min。
本发明的有益效果在于:
1)本发明是一种具有GaN/纳米空腔的蓝光发光二极管的制备方法,采用MOCVD技术在多层纳米多孔GaN结构上外延生长InGaN基LED,本发明人惊喜地发现,可制备大面积(2英寸及以上),高发光效率(是参比LED发光效率的6-10倍)、高荧光寿命(是参比LED荧光寿命的5-10倍)的InGaN基蓝光LED。再生长后,纳米多孔GaN周期性结构转变为GaN/纳米空腔周期性结构。由于GaN/纳米空腔周期性结构具有显著的应力松弛特性,因此在其上再生长的InGaN基蓝光LED具有更高的晶体质量。因此,具有GaN/纳米空腔周期性结构的InGaN基蓝光LED发光效率的显著提高应主要归因于InGaN/GaN层较高的结晶质量;
2)本发明是一种具有GaN/纳米空腔的蓝光发光二极管的制备方法,通过改变n-GaN/n+-GaN周期性结构中n-GaN和n+-GaN层的掺杂浓度和刻蚀电压大小,可制备n-GaN层孔隙率<50%和n+-GaN层孔隙率<80%的周期性NP-GaN层。之所以选择n-GaN层孔隙率<50%和n+-GaN层孔隙率<80%,这是因为只有当n-GaN层孔隙率<50%和n+-GaN层孔隙率<80%时,再进行步骤2的外延生长过程中才会形成GaN/纳米空腔周期性结构;
3)本发明是一种具有GaN/纳米空腔的蓝光发光二极管的制备方法,发现在MOCVD再生长过程中通过改变n-GaN层生长温度可以影响GaN/纳米空腔周期性结构的晶体质量。当n-GaN层再生长初始温度在800-1000℃之间时,GaN/纳米空腔周期性结构应力松弛增加量超过10%;
4)本发明是一种具有GaN/纳米空腔的蓝光发光二极管的制备方法,工艺条件易于精确控制,制备的具有GaN/纳米空腔周期性结构的InGaN基蓝光LED均匀性和重复性好,便于产业化生产。所制备的LED发光效率高、荧光寿命长等优良特性,有着广阔的应用前景。
附图说明
图1是实施例1制备的2-英寸NP-GaN周期性结构的照片,图中标尺单位为厘米(cm);
图2是实施例1制备的InGaN基蓝光LED的摇摆曲线实验结果,其中,横坐标:该晶面同样品面的夹角(ω),单位:度(degree),纵坐标:强度(Intensity);
图3是实施例1制备的InGaN基蓝光LED的光致发光光谱实验结果,其中,横坐标:波长(Wavelength),单位:纳米(nm),纵坐标:光致发光强度(PL Intensity);
图4实施例1制备的InGaN基蓝光LED的光致发光荧光寿命光谱实验结果,其中,横坐标:时间(times),单位:纳秒(ns),纵坐标:归一化强度(Normalized Intensity);
图5实施例1制备的InGaN基蓝光LED的电流(I)-电压(V)曲线,其中,横坐标:电压(Voltage),单位:伏特(V),纵坐标:电流(Current),单位:毫安(mA);
图6实施例1制备的InGaN基蓝光LED,因电流注入导致其发蓝光时的照片;
图7是实施例1制备的具有GaN/纳米空腔周期性结构的InGaN基蓝光LED的切面扫描电子显微镜(SEM)图片,其中标尺单位:微米(μm)。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明是一种具有GaN/纳米空腔的蓝光发光二极管的制备方法,包括以下步骤:
步骤1、在电解液中,对生长在c-面蓝宝石衬底上的n-GaN/n+-GaN周期性结构进行电化学刻蚀,制得纳米多孔GaN;
步骤1中电解液为草酸、HF酸或硝酸的水溶液中的任意一种,电解液浓度为0.2-0.6mol/L,c-面蓝宝石衬底的直径为2-3英寸,电化学刻蚀的刻蚀电压为15-35V,刻蚀速率为20-60nm/min;步骤1中n-GaN层的厚度为40-180nm,掺杂浓度为3.0×1018~8×1018cm-3,所述n+-GaN层的厚度为40-180nm,掺杂浓度为2.0×1019~5×1019cm-3;步骤1中n-GaN/n+-GaN周期性结构的周期数为6-15;
步骤2、采用退火技术将所述纳米多孔GaN转变为具有GaN/纳米空腔周期性结构的GaN薄膜,退火技术是在MOCVD中在一定的气体氛围下进行退火,所述气体为N2、NH3或两者的混合气体;
步骤3、在所述GaN薄膜上依次外延生长n-GaN层、InGaN/GaN超晶格和多量子阱层以及Mg掺杂p-GaN层,制得InGaN基蓝光二极管;
步骤3是采用MOCVD技术在GaN薄膜上依次外延生长n-GaN层、InGaN/GaN超晶格和多量子阱层以及Mg掺杂p-GaN层。
步骤3中n-GaN层是Si掺杂n-GaN薄膜,n-GaN层的掺杂浓度为3×1018-7×1019cm-3,n-GaN层的生长温度为700-1070℃,n-GaN层的厚度为1.5-2.5μm,InGaN/GaN超晶格结构是周期为5-15的In 0.05Ga0.95N/GaN超晶格结构,每个周期中,In 0.05Ga 0.95N厚度为2-5nm,GaN厚度为6-8nm,多量子阱层是周期10-15的In 0.2Ga 0.8N/GaN多量子阱结构,每个周期中,In0.2Ga 0.8N厚度为3-7nm,GaN厚度为9-12nm,Mg掺杂p-GaN层的掺杂浓度为3×1019-5×1019cm-3,厚度为150-280nm。
步骤3中是先在800-1000℃初始温度生长厚度为300~400nm的n-GaN层,然后在1000-1070℃温度下生长1.2~2.2μm的n-GaN层,且在800-1000℃初始温度下n-GaN层的生长速率为60-100nm/min。
优选的,在800℃,生长10周期的In 0.05Ga 0.95N/GaN超晶格结构,每个周期中,In0.05Ga 0.95N层和GaN层厚度分别为3nm和7nm。
实施例1
步骤1、采用MOCVD技术在2英寸、c-面蓝宝石衬底上先后生长低温GaN缓冲层(生长温度530℃)和具有10个周期的n-GaN/n+-GaN周期性结构(生长温度1070℃),n-GaN为Si掺杂、掺杂浓度为2×1019cm-3,n-GaN的厚度为100nm,n+-GaN厚度为150nm,制得n-GaN/n+-GaN周期性结构;
步骤2、用去离子水配置0.5mol/L的草酸酸性溶液;作为电解液,开启刻蚀设备,并将刻蚀电压设定为23V;以铂丝为阴极,以n-GaN/n+-GaN周期性结构为阳极,定压刻蚀30分钟;n-GaN/n+-GaN周期性结构刻蚀速率为350-400nm/min,刻蚀结束后,关闭刻蚀设备;将阳极样品浸泡在去离子水中10分钟后,用氮气吹干,得多层纳米多孔GaN周期性结构;如图1所示。
步骤3、将步骤2制备的多层纳米多孔GaN结构置于MOCVD生长室中,首先在1000℃下生长Si掺杂n-GaN,掺杂浓度为8×1018cm-3,厚度约为400nm,生长速率90nm/min,然后将温度升至1070℃,生长厚度为1.5μm,掺杂浓度为8×1018cm-3,继续依次进行,在800℃左右,生长10周期的In0.05Ga0.95N/GaN超晶格结构,其中阱和垒厚度分别为3nm和7nm,继续生长14周期的In0.2Ga0.8N/GaN多量子阱结构,其中阱和垒的生长温度分别为750℃和850℃,生长厚度分别为4nm和10nm,最后,在970℃下,生长掺Mg的p-GaN,其掺杂浓度为~5×1019cm-3,厚度为~280nm,制得具有GaN纳米空腔的蓝光LED。
本实施例1所制备的InGaN基蓝光LED与参比LED(对比例1,下同)相比,具有更为平整光滑的表面、质量高,如图2所示,图2中曲线1为参比InGaN基LED(315arcsec),曲线2为具有GaN/纳米空腔的InGaN基LED(369arcsec);发光效率高,如图3所示,图3中曲线1为具有GaN/纳米空腔的InGaN基LED,曲线2为参比InGaN基LED;荧光寿命长,如图4所示,图4中曲线1表示具有GaN/纳米空腔的InGaN基LED,曲线2为参比InGaN基LED。
本实施例1所制备的InGaN基蓝光LED与参比LED相比,具有相同的开启电压,如图5所示,图5中曲线1表示参比InGaN基LED,曲线2表示具有GaN/纳米空腔的InGaN基LED。
本实施例1所制备的InGaN基LED,当电流注入时LED发蓝光(如图6所示)。
本实施例1制备InGaN基蓝光LED微观结构如图7所示,图7显示,周期性结构中周期数为10个周期。
实施例2
步骤1、采用MOCVD技术在3英寸、c-面蓝宝石衬底上先后生长低温GaN缓冲层(生长温度530℃)和具有6个周期的n-GaN/n+-GaN周期性结构(生长温度1070℃),n-GaN为Si掺杂、掺杂浓度为2×1019cm-3,n-GaN的厚度为100nm,n+-GaN厚度为150nm,制得n-GaN/n+-GaN周期性结构;
步骤2、用去离子水配置0.3mol/L的HF溶液,作为电解液,开启刻蚀设备,并将刻蚀电压设定为23V;以铂丝为阴极,以n-GaN/n+-GaN周期性结构为阳极,定压刻蚀30分钟;n-GaN/n+-GaN周期性结构刻蚀速率为350-400nm/min,刻蚀结束后,关闭刻蚀设备;将阳极样品浸泡在去离子水中10分钟后,用氮气吹干,得多层纳米多孔GaN周期性结构;
步骤3、将步骤2制备的多层纳米多孔GaN结构置于MOCVD生长室中,首先在1000℃下生长Si掺杂n-GaN,掺杂浓度为8×1018cm-3,厚度约为400nm,生长速率90nm/min,然后将温度升至1070℃,生长厚度为1.5μm,掺杂浓度为8×1018cm-3,继续依次进行,在800℃左右,生长10周期的In0.05Ga0.95N/GaN超晶格结构,其中阱和垒厚度分别为3nm和7nm,继续生长14周期的In0.2Ga0.8N/GaN多量子阱结构,其中阱和垒的生长温度分别为750℃和850℃,生长厚度分别为4nm和10nm,最后,在970℃下,生长掺Mg的p-GaN,其掺杂浓度为~5×1019cm-3,厚度为~280nm,制得具有GaN纳米空腔的蓝光LED。
所制备的具有GaN/纳米空腔周期性结构的InGaN基蓝光LED发光强度和荧光寿命分别为对比例1参比LED的6-10倍和5-8倍,
且表面平整光滑。
实施例3
步骤1、采用MOCVD技术在3英寸、c-面蓝宝石衬底上先后生长低温GaN缓冲层(生长温度530℃)和具有6个周期的n-GaN/n+-GaN周期性结构(生长温度1070℃),n-GaN为Si掺杂、掺杂浓度为8×1018cm-3,n-GaN的厚度为100nm,n+-GaN的掺杂浓度为2.5×1019cm-3,厚度为150nm,制得n-GaN/n+-GaN周期性结构;
步骤2、用去离子水配置0.3mol/L的HF溶液,作为电解液,开启刻蚀设备,并将刻蚀电压设定为25V;以铂丝为阴极,以n-GaN/n+-GaN周期性结构为阳极,定压刻蚀30分钟;n-GaN/n+-GaN周期性结构刻蚀速率为360nm/min,刻蚀结束后,关闭刻蚀设备;将阳极样品浸泡在去离子水中10分钟后,用氮气吹干,得多层纳米多孔GaN周期性结构;
步骤3、将步骤2制备的多层纳米多孔GaN结构置于MOCVD生长室中,首先在1000℃下生长Si掺杂n-GaN,掺杂浓度为8×1018cm-3,厚度约为400nm,生长速率90nm/min,然后将温度升至1070℃,生长厚度为1.5μm,掺杂浓度为8×1018cm-3,继续依次进行,在800℃左右,生长10周期的In0.05Ga0.95N/GaN超晶格结构,其中阱和垒厚度分别为3nm和7nm,继续生长14周期的In0.2Ga0.8N/GaN多量子阱结构,其中阱和垒的生长温度分别为750℃和850℃,生长厚度分别为4nm和10nm,最后,在970℃下,生长掺Mg的p-GaN,其掺杂浓度为~5×1019cm-3,厚度为~280nm,制得具有GaN纳米空腔的蓝光LED。
所制备的具有GaN/纳米空腔周期性结构的InGaN基蓝光LED发光强度和荧光寿命分别为参比LED的6-10倍和5-8倍,且表面平整光滑。
实施例4
步骤1、采用MOCVD技术在2英寸、c-面蓝宝石衬底上先后生长低温GaN缓冲层(生长温度530℃)和具有10个周期的n-GaN/n+-GaN周期性结构(生长温度1070℃),n-GaN为Si掺杂、掺杂浓度为2×1019cm-3,n-GaN的厚度为100nm,n+-GaN厚度为150nm,制得n-GaN/n+-GaN周期性结构;
步骤2、用去离子水配置0.5mol/L的草酸酸性溶液;作为电解液,开启刻蚀设备,并将刻蚀电压设定为23V;以铂丝为阴极,以n-GaN/n+-GaN周期性结构为阳极,定压刻蚀30分钟;n-GaN/n+-GaN周期性结构刻蚀速率为380nm/min,刻蚀结束后,关闭刻蚀设备;将阳极样品浸泡在去离子水中10分钟后,用氮气吹干,得多层纳米多孔GaN周期性结构;如图1所示。
步骤3、将步骤2制备的多层纳米多孔GaN结构置于MOCVD生长室中,首先在950℃下生长Si掺杂n-GaN,掺杂浓度为8×1018cm-3,厚度约为400nm,生长速率90nm/min,然后将温度升至1070℃,生长厚度为1.5μm,掺杂浓度为8×1018cm-3,继续依次进行,在800℃左右,生长10周期的In0.05Ga0.95N/GaN超晶格结构,其中阱和垒厚度分别为3nm和7nm,继续生长14周期的In0.2Ga0.8N/GaN多量子阱结构,其中阱和垒的生长温度分别为750℃和850℃,生长厚度分别为4nm和10nm,最后,在970℃下,生长掺Mg的p-GaN,其掺杂浓度为~5×1019cm-3,厚度为~280nm,制得具有GaN纳米空腔的蓝光LED。
所制备的具有GaN/纳米空腔周期性结构的InGaN基蓝光LED发光强度和荧光寿命分别为参比LED的6-10倍和5-8倍,且表面平整光滑。
实施例5
步骤1、采用MOCVD技术在3英寸、c-面蓝宝石衬底上先后生长低温GaN缓冲层(生长温度530℃)和具有1个周期的n-GaN/n+-GaN周期性结构(生长温度1070℃),n-GaN为Si掺杂、掺杂浓度为8×1018cm-3,n-GaN的厚度为180nm,n+-GaN的掺杂浓度为2.5×1019cm-3,厚度为180nm,制得n-GaN/n+-GaN周期性结构;
步骤2、用去离子水配置0.3mol/L的硝酸溶液,作为电解液,开启刻蚀设备,并将刻蚀电压设定为35V;以铂丝为阴极,以n-GaN/n+-GaN周期性结构为阳极,定压刻蚀30分钟;n-GaN/n+-GaN周期性结构刻蚀速率400nm/min,刻蚀结束后,关闭刻蚀设备;将阳极样品浸泡在去离子水中10分钟后,用氮气吹干,得多层纳米多孔GaN周期性结构;
步骤3、将步骤2制备的多层纳米多孔GaN结构置于MOCVD生长室中,首先在1000℃下生长Si掺杂n-GaN,掺杂浓度为7×1019cm-3,厚度约为400nm,生长速率90nm/min,然后将温度升至1070℃,生长厚度为1.5μm,掺杂浓度为8×1018cm-3,继续依次进行,在800℃左右,生长10周期的In0.05Ga0.95N/GaN超晶格结构,其中阱和垒厚度分别为3nm和7nm,继续生长14周期的In0.2Ga0.8N/GaN多量子阱结构,其中阱和垒的生长温度分别为750℃和850℃,生长厚度分别为4nm和10nm,最后,在970℃下,生长掺Mg的p-GaN,其掺杂浓度为~5×1019cm-3,厚度为~280nm,制得具有GaN纳米空腔的蓝光LED。
所制备的具有GaN/纳米空腔周期性结构的InGaN基蓝光LED发光强度和荧光寿命分别为参比LED的6-10倍和5-8倍,且表面平整光滑。
对比例1:
以实施例1步骤(1)的方法在c-面蓝宝石衬底上制备n-GaN/n+-GaN周期性结构,以所得未刻蚀的n-GaN/n+-GaN周期性结构为衬底,采用实施例1步骤(3)完全相同的工艺条件,制备InGaN基蓝光LED。
对比例2:
制备方法与实施例1相同,所不同的是刻蚀电压由20V增加到40V。制备的具有GaN/纳米空腔周期性结构的InGaN基蓝光LED表面出现明显的脱落现象,变得凹凸不平。
对比例3:
制备方法与实施例1相同,所不同的是步骤3在采用MOCVD方法在纳米GaN周期性结构上再生长过程中,n-GaN层最初生长温度为1070℃,没有采用分段升温生长模式,制备的具有GaN/纳米空腔周期性结构的InGaN基蓝光LED,虽表面平整光滑,但表面颜色变黑,有金属镓析出。
对比例4:
制备方法与实施例1相同,所不同的是,n-GaN/n+-GaN周期性结构中n+-GaN掺杂浓度由2.5×1019cm-3增加至5×1019cm-3,制备的具有GaN/纳米空腔周期性结构的InGaN基蓝光LED表面出现明显脱落。
通过上述方式,本发明是一种具有GaN/纳米空腔的蓝光发光二极管的制备方法,工艺条件易于精确控制,制备的具有GaN/纳米空腔周期性结构的InGaN基蓝光LED均匀性和重复性好,便于产业化生产,所制备的LED发光效率高、荧光寿命长等优良特性,有着广阔的应用前景。
Claims (8)
1.本发明是一种具有GaN/纳米空腔的蓝光发光二极管的制备方法,其特征在于,具体包括以下步骤:
步骤1、在电解液中,对生长在c-面蓝宝石衬底上的n-GaN/n+-GaN周期性结构进行电化学刻蚀,制得纳米多孔GaN;
步骤2、采用退火技术将所述纳米多孔GaN转变为具有GaN/纳米空腔周期性结构的GaN薄膜;
步骤3、在所述GaN薄膜上依次外延生长n-GaN层、InGaN/GaN超晶格和多量子阱层以及Mg掺杂p-GaN层,制得InGaN基蓝光二极管。
2.根据权利要求1所述的一种具有GaN/纳米空腔的蓝光发光二极管的制备方法,其特征在于,所述步骤1中电解液为草酸、HF酸或硝酸的水溶液中的任意一种,电解液浓度为0.2-0.6mol/L,c-面蓝宝石衬底的直径为2-3英寸,电化学刻蚀的刻蚀电压为15-35V,刻蚀速率为20-60nm/min。
3.根据权利要求1所述的一种具有GaN/纳米空腔的蓝光发光二极管的制备方法,其特征在于,所述步骤1中n-GaN层的厚度为40-180nm,掺杂浓度为3.0×1018~8×1018cm-3,所述n+-GaN层的厚度为40-180nm,掺杂浓度为2.0×1019~5×1019cm-3。
4.根据权利要求1所述的一种具有GaN/纳米空腔的蓝光发光二极管的制备方法,其特征在于,所述步骤1中n-GaN/n+-GaN周期性结构的周期数为6-15。
5.根据权利要求1所述的一种具有GaN/纳米空腔的蓝光发光二极管的制备方法,其特征在于,所述步骤2中的退火技术是在MOCVD中在一定的气体氛围下进行退火,所述气体为N2、NH3或两者的混合气体。
6.根据权利要求1所述的一种具有GaN/纳米空腔的蓝光发光二极管的制备方法,其特征在于,所述步骤3是采用MOCVD技术在GaN薄膜上依次外延生长n-GaN层、InGaN/GaN超晶格和多量子阱层以及Mg掺杂p-GaN层。
7.根据权利要求1所述的一种具有GaN/纳米空腔的蓝光发光二极管的制备方法,其特征在于,所述步骤3中n-GaN层是Si掺杂n-GaN薄膜,n-GaN层的掺杂浓度为3×1018-7×1019cm-3,n-GaN层的生长温度为700-1070℃,n-GaN层的厚度为1.5-2.5μm,InGaN/GaN超晶格结构是周期为5-15的In0.05Ga0.95N/GaN超晶格结构,每个周期中,In0.05Ga0.95N厚度为2-5nm,GaN厚度为6-8nm,多量子阱层是周期10-15的In0.2Ga0.8N/GaN多量子阱结构,每个周期中,In0.2Ga0.8N厚度为3-7nm,GaN厚度为9-12nm,Mg掺杂p-GaN层的掺杂浓度为3×1019-5×1019cm-3,厚度为150-280nm。
8.根据权利要求1所述的一种具有GaN/纳米空腔的蓝光发光二极管的制备方法,其特征在于,所述步骤3中是先在800-1000℃初始温度生长厚度为300~400nm的n-GaN层,然后在1000-1070℃温度下生长1.2~2.2μm的n-GaN层,且在800-1000℃初始温度下n-GaN层的生长速率为60-100nm/min。
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