CN109904286B - 发光二极管的外延片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了发光二极管的外延片及其制备方法，属于半导体光电领域。在AlN层与未掺杂GaN层之间依次设置AlxGa1‑xN层与AlyGa1.5yIn1‑2.5yN层，AlxGa1‑xN层与AlyGa1.5yIn1‑2.5yN层Al的组分可在以下范围：0.4≤x≤1，0.2≤y≤0.4，AlxGa1‑xN层与AlyGa1.5yIn1‑2.5yN层Al的组分在该范围内时，可缓解AlN层及未掺杂GaN层之间的晶格失配。且AlxGa1‑xN层中Al的组分与AlyGa1.5yIn1‑2.5yN层中Al的组分均沿二者生长方向逐渐减小，二者中Al的组分在二者的界面处为0.4，能够较好地实现AlN层与未掺杂GaN层的连接，减小AlN层及未掺杂GaN层之间由晶格失配产生的缺陷，提高最终得到的发光二极管的外延片的晶体质量，提高最终得到的发光二极管的发光效率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体光电领域，特别涉及发光二极管的外延片及其制备方法。
背景技术
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AlN层、未掺杂的GaN层、N型GaN层、多量子阱层及P型GaN层。
AlN层的设置可缓解衬底与未掺杂的GaN层之间的较大的晶格失配，以提高最终得到的外延片的整体晶体质量，但AlN层缓解衬底与未掺杂的GaN层之间的晶格失配的效果有限，使得在AlN层上生长的未掺杂的GaN层中仍存在较多的晶体缺陷，最终得到的外延片的晶体质量仍不够理想。
发明内容
本发明实施例提供了发光二极管的外延片及其制备方法，能够提高最终得到的发光二极管的外延片的晶体质量。所述技术方案如下：
本发明实施例提供了一种发光二极管外延片，所述外延片包括衬底及依次层叠在所述衬底上的AlN层、AlxGa1-xN层、AlyGa1.5yIn1-2.5yN层、未掺杂GaN层、应力释放层、N型GaN层、多量子阱层及P型GaN层，其中，0.4≤x≤1，0.2≤y≤0.4，所述AlxGa1-xN层中Al的组分沿所述AlxGa1-xN层的生长方向逐渐减小，所述AlyGa1.5yIn1-2.5yN层中Al的组分沿所述AlyGa1.5yIn1-2.5yN层的生长方向逐渐减小，所述AlxGa1-xN层中Al的组分与所述AlyGa1.5yIn1-2.5yN层中Al的组分在所述AlxGa1-xN层与所述AlyGa1.5yIn1-2.5yN层界面处为0.4。
可选地，所述AlxGa1-xN层的厚度与所述AlyGa1.5yIn1-2.5yN层的厚度之和为15～20nm。
可选地，所述AlxGa1-xN层的厚度为5～12nm。
可选地，所述AlyGa1.5yIn1-2.5yN层的厚度为5～12nm。
可选地，所述AlxGa1-xN层的厚度与所述AlyGa1.5yIn1-2.5yN层的厚度相等。
本发明实施例提供了一种发光二极管外延片的制备方法，所述制备方法包括：
提供一衬底；
在所述衬底上生长AlN层；
在所述AlN层上依次生长AlxGa1-xN层与AlyGa1.5yIn1-2.5yN层，其中，0.4≤x≤1，0.2≤y≤0.4，所述AlxGa1-xN层中Al的组分沿所述AlxGa1-xN层的生长方向逐渐减小，所述AlyGa1.5yIn1-2.5yN层中Al的组分沿所述AlyGa1.5yIn1-2.5yN层的生长方向逐渐减小，所述AlxGa1-xN层中Al的组分与所述AlyGa1.5yIn1-2.5yN层中Al的组分在所述AlxGa1-xN层与所述AlyGa1.5yIn1-2.5yN层界面处为0.4；
在所述AlyGa1.5yIn1-2.5yN层上生长未掺杂GaN层；
在所述未掺杂GaN层上生长应力释放层；
在所述应力释放层上生长N型GaN层；
在所述N型GaN层上生长多量子阱层；
在所述多量子阱层上生长P型GaN层。
可选地，在所述AlN层上生长AlxGa1-xN层时，向反应腔内通入流量逐渐减小的Al源，向所述反应腔内通入的Al源的流量由90～110sccm逐渐减小至30～50sccm。
可选地，在生长所述AlyGa1.5yIn1-2.5yN层时，向反应腔内通入流量逐渐减小的Al源，向所述反应腔内通入的Al源的流量由30～50sccm逐渐减小至10～30sccm。
可选地，所述AlxGa1-xN层与所述AlyGa1.5yIn1-2.5yN层的生长温度均为400～600℃。
可选地，所述AlxGa1-xN层与所述AlyGa1.5yIn1-2.5yN层的生长压力为50～200Torr。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：在AlN层与未掺杂GaN层之间依次设置AlxGa1-xN层与AlyGa1.5yIn1-2.5yN层，AlxGa1-xN层与AlyGa1.5yIn1-2.5yN层Al的组分可在以下范围：0.4≤x≤1，0.2≤y≤0.4，AlxGa1-xN层与AlyGa1.5yIn1-2.5yN层Al的组分在该范围内时，AlxGa1-xN层与AlyGa1.5yIn1-2.5yN层的晶格常数与AlN层及未掺杂GaN层之间的晶格常数较为接近，缓解AlN层及未掺杂GaN层之间的晶格失配。且AlxGa1-xN层中Al的组分与AlyGa1.5yIn1-2.5yN层中Al的组分均沿二者生长方向逐渐减小，二者中Al的组分在二者的界面处为0.4，使得AlxGa1-xN层与AlyGa1.5yIn1-2.5yN层二者在界面处可实现良好匹配的同时，AlxGa1-xN层在与AlN层界面处的晶格常数能够与AlN层良好匹配，AlyGa1.5yIn1-2.5yN在与未掺杂GaN层界面处的晶格常数能够与未掺杂GaN层良好匹配，进而有效缓解AlN层及未掺杂GaN层之间的晶格失配，较好地实现AlN层与未掺杂GaN层的连接，减小AlN层及未掺杂GaN层之间由晶格失配产生的缺陷，提高最终得到的发光二极管的外延片的晶体质量，提高最终得到的发光二极管的发光效率。
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AlN层2、AlxGa1-xN层3、AlyGa1.5yIn1-2.5yN层4、未掺杂GaN层5、应力释放层6、N型GaN层7、多量子阱层8及P型GaN层9。其中，0.4≤x≤1，0.2≤y≤0.4，AlxGa1-xN层3中Al的组分沿AlxGa1-xN层3的生长方向逐渐减小，AlyGa1.5yIn1-2.5yN层4中Al的组分沿AlyGa1.5yIn1-2.5yN层4的生长方向逐渐减小，AlxGa1-xN层3中Al的组分与AlyGa1.5yIn1-2.5yN层4中Al的组分在AlxGa1-xN层3与AlyGa1.5yIn1-2.5yN层4界面处为0.4。
在AlN层2与未掺杂GaN层5之间依次设置AlxGa1-xN层3与AlyGa1.5yIn1-2.5yN层4，AlxGa1-xN层3与AlyGa1.5yIn1-2.5yN层4Al的组分可在以下范围：0.4≤x≤1，0.2≤y≤0.4，AlxGa1-xN层3与AlyGa1.5yIn1-2.5yN层4Al的组分在该范围内时，AlxGa1-xN层3与AlyGa1.5yIn1- 2.5yN层4的晶格常数与AlN层2及未掺杂GaN层5之间的晶格常数较为接近，缓解AlN层2及未掺杂GaN层5之间的晶格失配。且AlxGa1-xN层3中Al的组分与AlyGa1.5yIn1-2.5yN层4中Al的组分均沿二者生长方向逐渐减小，二者中Al的组分在二者的界面处为0.4，使得AlxGa1-xN层3与AlyGa1.5yIn1-2.5yN层4二者在界面处可实现良好匹配的同时，AlxGa1-xN层3在与AlN层2界面处的晶格常数能够与AlN层2良好匹配，AlyGa1.5yIn1-2.5yN在与未掺杂GaN层5界面处的晶格常数能够与未掺杂GaN层5良好匹配，进而有效缓解AlN层2及未掺杂GaN层5之间的晶格失配，较好地实现AlN层2与未掺杂GaN层5的连接，减小AlN层2及未掺杂GaN层5之间由晶格失配产生的缺陷，提高最终得到的发光二极管的外延片的晶体质量，提高最终得到的发光二极管的发光效率。
且AlxGa1-xN层3与AlyGa1.5yIn1-2.层也可起到一定的应力释放作用，减小部分外延片中存在的应力，应力带来的缺陷也随之减少，外延片质量提高。
图2是本发明实施例提供的另一种发光二极管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AlN层2、AlxGa1-xN层3、AlyGa1.5yIn1-2.5yN层4、GaN填平层10、未掺杂GaN层5、应力释放层6、N型GaN层7、多量子阱层8、P型AlGaN层11、P型GaN层9及P型欧姆接触层12。其中，0.4≤x≤1，0.2≤y≤0.4，AlxGa1-xN层3中Al的组分沿AlxGa1-xN层3的生长方向逐渐减小，AlyGa1.5yIn1-2.5yN层4中Al的组分沿AlyGa1.5yIn1-2.5yN层4的生长方向逐渐减小，AlxGa1-xN层3中Al的组分与AlyGa1.5yIn1-2.5yN层4中Al的组分在AlxGa1-xN层3与AlyGa1.5yIn1-2.5yN层4界面处为0.4。
其中，AlN层2的厚度可为10～15nm。AlN层2的厚度在此范围内时可一定程度上起到减小N型GaN层7与衬底1之间的晶格失配问题，配合AlN层2上生长的AlxGa1-xN层3与AlyGa1.5yIn1-2.层可有效减小衬底1与未掺杂GaN层5之间的晶格失配，保证未掺杂GaN层5之间的晶体质量。
AlxGa1-xN层3的厚度与AlyGa1.5yIn1-2.5yN层4的厚度之和可为15～20nm。AlxGa1-xN层3的厚度与AlyGa1.5yIn1-2.5yN层4的厚度之和在此范围内时得到的外延片的整体质量较好。
可选地，AlxGa1-xN层3的厚度可为5～12nm。AlxGa1-xN层3的厚度在此范围内时，AlxGa1-xN层3的质量较好。
可选地，AlyGa1.5yIn1-2.5yN层4的厚度可为5～12nm。AlyGa1.5yIn1-2.5yN层4的厚度在此范围内时，AlyGa1.5yIn1-2.5yN层4的质量较好。
进一步地，AlxGa1-xN层3的厚度可与AlyGa1.5yIn1-2.5yN层4的厚度相等。二者的厚度相等，一方面便于外延片的制备，另一方面由AlxGa1-xN层3到AlyGa1.5yIn1-2.5yN层4的过渡也较好，最终得到的外延片的质量较好。
GaN填平层10的厚度可为0.9～1.4μm。此时得到的外延片的质量较好。
可选地，未掺杂GaN层5的厚度可为1～2μm。
其中，应力释放层6可包括依次层叠的N型GaN子层61与2～10个周期的InGaN/GaN超晶格结构62。这种设置的条件下，N型GaN子层61可提供部分电子进入多量子阱层8与空穴进行复合发光，InGaN/GaN超晶格结构62可延缓电子进入多量子阱层8的速度，起到电流扩展作用，有利于提高发光二极管的发光效率，另一方面InGaN/GaN超晶格结构62也可起到一定的应力释放应力释放作用，在InGaN/GaN超晶格结构62上生长的N型GaN层7的质量较好，进而提高在N型GaN层7上生长的多量子阱层8的质量，有利于提高发光二极管的发光效率。InGaN/GaN超晶格结构62包括周期性层叠的InGaN子层621与GaN子层622。
可选地，N型GaN子层61的厚度可为30～60nm、InGaN/GaN超晶格结构62的厚度可为100～150nm。在此条件下得到的外延片的整体质量较好，发光二极管的发光效率也较好。
示例性地，第一N型GaN子层61、InGaN/GaN超晶格结构62以及第二N型GaN子层61的厚度可依次为50nm、120nm。
第二N型GaN子层61的厚度可为30～50nm。在本发明实施例提供的一种情况中，第二N型GaN子层61的厚度可40nm。
多量子阱层8包括多个交替层叠的InGaN阱层81与GaN垒层82，其中InGaN阱层81的厚度可为3～4nm，GaN垒层82的厚度可为9～20nm。InGaN阱层81的层数与GaN垒层82的层数均为6～12。此时得到的多量子阱层8的质量较好。
需要说明的是，在多量子阱层8中InGaN阱层81中In的组分可为70～80％，InGaN/GaN超晶格结构62中InGaN子层621中In的组分可为50～60％，这种设置保证InGaN/GaN超晶格结构62主要起到应力释放作用，电子主要还是被多量子阱层8所捕获进而与空穴复合发光。
P型AlGaN层11的厚度可为30～100nm。P型AlGaN层11中的掺杂元素为Mg，且P型AlGaN层11中Mg的掺杂浓度可为1×1018～1×1020cm-3。此时得到的P型AlGaN层11的质量较好。
P型GaN层9的厚度可为100～300nm。
P型欧姆接触层12的厚度可为5～100nm。
图2中所提供的外延片的结构相比图1中所提供的外延片的结构，图2中所提供的外延片在AlyGa1.5yIn1-2.5yN层4与未掺杂GaN层5之间设置了GaN填平层10用于填平AlyGa1.5yIn1-2.5yN层4表面可能存在的凹坑，使在GaN填平层10上生长的未掺杂GaN层5在较为平整的晶体表面生长，未掺杂GaN层5的质量较好。图2中所提供的外延片还在多量子阱层8与P型GaN层9之间设置了P型AlGaN层11用于限制多量子阱层8中的电子溢流，并在P型GaN层9上设置了P型欧姆接触层12为发光二极管的制备做准备，P型AlGaN层11与P型欧姆接触层12。
图3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AlN层。
S103：在AlN层上依次生长AlxGa1-xN层与AlyGa1.5yIn1-2.5yN层。其中，0.4≤x≤1，0.2≤y≤0.4，AlxGa1-xN层中Al的组分沿AlxGa1-xN层的生长方向逐渐减小，AlyGa1.5yIn1-2.5yN层中Al的组分沿AlyGa1.5yIn1-2.5yN层的生长方向逐渐减小，AlxGa1-xN层中Al的组分与AlyGa1.5yIn1-2.5yN层中Al的组分在AlxGa1-xN层与AlyGa1.5yIn1-2.5yN层界面处为0.4。
S104：在AlyGa1.5yIn1-2.5yN层上生长未掺杂GaN层。
S105：在未掺杂GaN层上生长应力释放层。
S106：在应力释放层上生长N型GaN层。
S107：在N型GaN层上生长多量子阱层。
S108：在多量子阱层上生长P型GaN层。
在AlN层与未掺杂GaN层之间依次设置AlxGa1-xN层与AlyGa1.5yIn1-2.5yN层，AlxGa1-xN层与AlyGa1.5yIn1-2.5yN层Al的组分可在以下范围：0.4≤x≤1，0.2≤y≤0.4，AlxGa1-xN层与AlyGa1.5yIn1-2.5yN层Al的组分在该范围内时，AlxGa1-xN层与AlyGa1.5yIn1-2.5yN层的晶格常数与AlN层及未掺杂GaN层之间的晶格常数较为接近，缓解AlN层及未掺杂GaN层之间的晶格失配。且AlxGa1-xN层中Al的组分与AlyGa1.5yIn1-2.5yN层中Al的组分均沿二者生长方向逐渐减小，二者中Al的组分在二者的界面处为0.4，使得AlxGa1-xN层与AlyGa1.5yIn1-2.5yN层二者在界面处可实现良好匹配的同时，AlxGa1-xN层在与AlN层界面处的晶格常数能够与AlN层良好匹配，AlyGa1.5yIn1-2.5yN在与未掺杂GaN层界面处的晶格常数能够与未掺杂GaN层良好匹配，进而有效缓解AlN层及未掺杂GaN层之间的晶格失配，较好地实现AlN层与未掺杂GaN层的连接，减小AlN层及未掺杂GaN层之间由晶格失配产生的缺陷，提高最终得到的发光二极管的外延片的晶体质量，提高最终得到的发光二极管的发光效率。
图4是本发明实施例提供的另一种发光二极管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。
衬底可为蓝宝石衬底。
可选地，本制备方法还可包括，对衬底进行退火处理。以获得表面质量较好的较为干净的衬底，有利于保证在衬底上生长的外延层的质量。
其中，对衬底进行退火可包括：在氢气气氛下对衬底进行退火，退火温度为1000～1100℃，退火压力为200～500Torr。
S202：在衬底上生长AlN层。
AlN层可采用物理气相沉积PVD(Physical Vapor Deposition)设备进行沉积，得到的AlN层的质量较好。
其中AlN层可采用磁控溅射进行沉积。
步骤S202可包括：
将衬底放入PVD设备的反应室内，将反应室抽真空并对衬底进行加热，使反应室内的压力低于PVD，衬底温度达到350～750℃；进而对衬底进行2～12分钟烘烤。去除衬底上的杂质。
向反应室内通入气体Ar、N2，Ar的流量与N2的流量比为1:3～1:10，Ar和N2的流量均在20～300sccm之间，反应室的压力维持在1～10mTorr之间。同时将衬底加热至500～700℃。
向反应室通入反应气体N2、O2，在衬底的温度维持10～60s不变时，打开反应室内的shutter档板，shutter档板主要起到检测AlN薄膜的沉积速率是否稳定的作用，以保证后续AlN薄膜可稳定沉积。在挡板上预沉积10～40s的AlN薄膜，保证AlN薄膜的沉积速率稳定之后，关闭shutter档板，在衬底上继续沉积30s-80s的AlN薄膜，最终得到AlN层。
通过以上过程得到的AlN层的质量相对较好。
其中，AlN层的溅射200～300kHz范围之间，AlN层的溅射功率范围可在2～6kw之间。
AlN层沉积完成之后将衬底转入金属化学气相沉积MOCVD(Metal-organicChemical Vapor Deposition)中，在温度为1000℃，压力为200～500Torr的条件下退火5～10min，继续生长外延结构。
S203：在AlN层上依次生长AlxGa1-xN层与AlyGa1.5yIn1-2.5yN层。
其中，0.4≤x≤1，0.2≤y≤0.4，AlxGa1-xN层中Al的组分沿AlxGa1-xN层的生长方向逐渐减小，AlyGa1.5yIn1-2.5yN层中Al的组分沿AlyGa1.5yIn1-2.5yN层的生长方向逐渐减小，AlxGa1-xN层中Al的组分与AlyGa1.5yIn1-2.5yN层中Al的组分在AlxGa1-xN层与AlyGa1.5yIn1-2.5yN层界面处为0.4。
可选地，在AlN层上生长AlxGa1-xN层时，向反应腔内通入流量逐渐减小的Al源，向反应腔内通入的Al源的流量由90～110sccm逐渐减小至30～50sccm。在此条件下生长得到的AlxGa1-xN层的质量较好。
其中，在AlN层上生长AlxGa1-xN层时，可向反应腔内分三次通入Al源，三次通入的Al源的流量逐渐减小且三次通入的Al源的流量构成等差数列。这种生长步骤易于实现，且得到的AlxGa1-xN层的质量也较好。
可选地，在生长AlyGa1.5yIn1-2.5yN层时，向反应腔内通入流量逐渐减小的Al源，向反应腔内通入的Al源的流量由30～50sccm逐渐减小至(10)～(30)sccm。在此条件下生长得到的AlxGa1-xN层的质量较好。
需要说明的是，在AlN层上生长AlxGa1-xN层时，AlxGa1-xN层生长完成时向反应腔内通入的Al源的流量为AlxGa1-xN层的终止流量，在AlxGa1-xN层上生长AlyGa1.5yIn1-2.5yN层时，AlyGa1.5yIn1-2.5yN层生长开始时，向反应腔内通入的Al源的流量为AlyGa1.5yIn1-2.5yN层的初始流量，AlxGa1-xN层的终止流量与AlyGa1.5yIn1-2.5yN层的初始流量相等。
其中，在AlxGa1-xN层上生长AlyGa1.5yIn1-2.5yN时，可向反应腔内分三次通入Al源，三次通入的Al源的流量逐渐减小且三次通入的Al源的流量构成等差数列。这种生长步骤易于实现，且得到的AlyGa1.5yIn1-2.5yN的质量也较好。
示例性地，AlxGa1-xN层与AlyGa1.5yIn1-2.5yN层的生长温度均为400～600℃。较低的温度条件下可得到原子排列较为致密且与AlN层连接也较为良好的AlxGa1-xN层与AlyGa1.5yIn1-2.5yN层，提高外延片的质量。
可选地，AlxGa1-xN层与AlyGa1.5yIn1-2.5yN层的生长压力为50～200Torr。较低的压力条件下可得到原子排列较为致密且与AlN层连接也较为良好的AlxGa1-xN层与AlyGa1.5yIn1-2.5yN层，提高外延片的质量。
S204：在AlxGa1-xN层上生长GaN填平层。
步骤S204可包括：在AlxGa1-xN层上生长GaN成核结构，在GaN成核结构上生长GaN填平结构，最终得到GaN填平层。其中GaN成核结构包括多个均布在AlxGa1-xN层上的不连续的岛状结构，GaN填平结构可为覆盖在AlxGa1-xN层与岛状结构的膜状结构。
其中，GaN成核结构的生长温度可为1000～1080℃。GaN成核结构的生长压力可为250～550Torr。GaN成核结构的生长时间可为10～30min。得到生长良好的GaN成核结构。GaN成核结构的生长厚度可可为400～600nm。
进一步，GaN填平结构的生长温度可为1050～1150℃。GaN填平结构的生长压力可为100～500Torr。GaN填平结构的生长时间可为20～40min。得到生长良好的GaN填平结构。GaN填平结构的生长厚度可可为500～800nm。
在生长GaN填平结构时，向反应腔内通入200～400sccm的Ga源，在生长GaN成核结构时，向反应腔内通入500～800sccm的Ga源，使得生长GaN填平结构时的Ga源相较生长GaN成核结构时的Ga源多，生长GaN填平结构时反应腔内的原子之间的反应更为快速活跃。最终使GaN填平结构的生长速率大于GaN成核结构的生长速率，以实现GaN填平结构将AlN层表面所存在的凹坑填平的效果。
S205：在GaN填平层上生长未掺杂GaN层。
其中，未掺杂GaN层的生长温度可为1000～1080℃。未掺杂GaN层的生长压力可为250～550Torr。得到生长良好的未掺杂GaN层。
未掺杂GaN层的生长厚度可为1～2微米。
S206：在未掺杂GaN层上生长应力释放层。
步骤S206可包括：在未掺杂GaN层上依次生长N型GaN子层与InGaN/GaN超晶格结构，InGaN/GaN超晶格结构包括周期性层叠的InGaN子层与GaN子层。
应力释放层的生长温度可为800～900℃，生长压力可为100～500Torr。在此条件下生长得到的应力释放层的质量较好。
S207：在应力释放层上生长N型GaN层。
N型GaN层的生长温度可为800～900℃，N型GaN层可为100～500Torr。在此条件下生长得到的应力释放层的质量较好。
S208：在N型GaN层上生长多量子阱层。
其中多量子阱层包括多个交替层叠的InGaN阱层与GaN垒层，其中InGaN阱层的生长厚度可为3～4nm，GaN垒层的生长厚度可为9～20nm。InGaN阱层的层数与GaN垒层的层数均为6～12。此时得到的多量子阱层的质量较好。
InGaN阱层的生长温度可为750～830℃，GaN垒层的生长温度可为850～900℃，InGaN阱层的生长压力与GaN垒层的生长压力军可为100～500Torr。此时得到的多量子阱层的质量较好。
S209：在多量子阱层上生长P型AlGaN层。
P型AlGaN层的生长厚度可为30～100nm，P型AlGaN层的生长温度可为900～1000℃之间，P型AlGaN层的生长压力可为100～500Torr。此时得到的P型AlGaN层的质量较好。
S210：在P型AlGaN层上生长P型GaN层。
P型GaN层的生长厚度可为100～300nm，P型GaN层的生长温度可为850～950℃之间，P型GaN层的生长压力可为100～300Torr。此时得到的P型GaN层的质量较好。
S211：在P型GaN层上生长P型欧姆接触层。
P型欧姆接触层的生长厚度可为5～100nm，P型欧姆接触层的生长温度可为850～1000℃之间，P型欧姆接触层的生长压力可为100～300Torr。此时得到的P型欧姆接触层的质量较好。
可选地，本制备方法还可包括：在外延片生长结束之后，在氮气氛围下对外延片进行退火，退火温度为650～850℃，退火时长为5min到15min。外延片生长结束之后对其进行退火能够激活P型GaN层中的Mg原子，提高P型GaN层中的空穴浓度，有利于提高发光二极管的发光效率。
具体地，在实现外延片的实际生长时，可将衬底放在石墨托盘上送入反应腔中进行外延材料的生长。
并且在本发明的实施例中，可采用三甲基镓或三甲基乙作为镓源，高纯氮气作为氮源，三甲基铟作为铟源，三甲基铝作为铝源，三甲基硼烷作为B源；N型掺杂剂选用硅烷，P型掺杂剂选用二茂镁。
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AlN层、AlxGa1-xN层、AlyGa1.5yIn1-2.5yN层、未掺杂GaN层、应力释放层、N型GaN层、多量子阱层及P型GaN层，其中，0.4≤x≤1，0.2≤y≤0.4，所述AlxGa1-xN层中Al的组分沿所述AlxGa1-xN层的生长方向逐渐减小，所述AlyGa1.5yIn1-2.5yN层中Al的组分沿所述AlyGa1.5yIn1-2.5yN层的生长方向逐渐减小，所述AlxGa1-xN层中Al的组分与所述AlyGa1.5yIn1-2.5yN层中Al的组分在所述AlxGa1-xN层与所述AlyGa1.5yIn1-2.5yN层界面处为0.4。
2.根据权利要求1所述的外延片，其特征在于，所述AlxGa1-xN层的厚度与所述AlyGa1.5yIn1-2.5yN层的厚度之和为15～20nm。
3.根据权利要求2所述的外延片，其特征在于，所述AlxGa1-xN层的厚度为5～12nm。
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AlyGa1.5yIn1-2.5yN层的厚度为5～12nm。
5.根据权利要求1～3任一项所述的外延片，其特征在于，所述AlxGa1-xN层的厚度与所述AlyGa1.5yIn1-2.5yN层的厚度相等。
6.一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AlN层；
在所述AlN层上依次生长AlxGa1-xN层与AlyGa1.5yIn1-2.5yN层，其中，0.4≤x≤1，0.2≤y≤0.4，所述AlxGa1-xN层中Al的组分沿所述AlxGa1-xN层的生长方向逐渐减小，所述AlyGa1.5yIn1-2.5yN层中Al的组分沿所述AlyGa1.5yIn1-2.5yN层的生长方向逐渐减小，所述AlxGa1-xN层中Al的组分与所述AlyGa1.5yIn1-2.5yN层中Al的组分在所述AlxGa1-xN层与所述AlyGa1.5yIn1-2.5yN层界面处为0.4；
在所述AlyGa1.5yIn1-2.5yN层上生长未掺杂GaN层；
在所述未掺杂GaN层上生长应力释放层；
在所述应力释放层上生长N型GaN层；
在所述N型GaN层上生长多量子阱层；
在所述多量子阱层上生长P型GaN层。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在所述AlN层上生长AlxGa1-xN层时，向反应腔内通入流量逐渐减小的Al源，向所述反应腔内通入的Al源的流量由90～110sccm逐渐减小至30～50sccm。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在生长所述AlyGa1.5yIn1-2.5yN层时，向反应腔内通入流量逐渐减小的Al源，向所述反应腔内通入的Al源的流量由30～50sccm逐渐减小至10～30sccm。
9.根据权利要求6～8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述AlxGa1-xN层与所述AlyGa1.5yIn1-2.5yN层的生长温度均为400～600℃。
10.根据权利要求6～8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述AlxGa1-xN层与所述AlyGa1.5yIn1-2.5yN层的生长压力为50～200Torr。
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