CN109830583B - 一种具有GaN/纳米空腔的蓝光发光二极管的制备方法 - Google Patents

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

一种具有GaN/纳米空腔的蓝光发光二极管的制备方法

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。

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_0.05Ga_0.95N/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，In_0.2Ga_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_0.05Ga_0.95N/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，In_0.2Ga_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，In_0.05Ga_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In_0.05Ga_0.95N/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In_0.2Ga_0.8N/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In_0.05Ga_0.95N/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In_0.2Ga_0.8N/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In_0.05Ga_0.95N/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In_0.2Ga_0.8N/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In_0.05Ga_0.95N/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In_0.2Ga_0.8N/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In_0.05Ga_0.95N/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In_0.2Ga_0.8N/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 (6)

1.一种具有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n-GaN层孔隙率<50％和n⁺-GaN层孔隙率<80％的纳米多孔GaN薄膜；

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；

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In_0.05Ga_0.95N/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，In_0.2Ga_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。

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。

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