CN110071199B - 发光二极管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种发光二极管及其制备方法。该发光二极管的制备方法所制备的发光二极管，N型层包括层叠设置的氮化铝铟层、氮化硅层、第二N型氮化镓层。由于氮化硅层成网状结构，因此，层叠于氮化硅层上的第二N型氮化镓层即可通过该网状结构沿发光二极管的层叠方向生长，从而实现第二N型氮化镓层的三维生长。又由于铝氮化铟层的晶格与第一N型氮化镓层和第二N型氮化镓层的晶格相近。因此，铝氮化铟层、氮化硅层与第二N型氮化镓层相配合，可以增强所述N型层传导电子的能力，进而增强所述发光二极管的发光效果。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种发光二极管及其制备方法。
背景技术
发光二极管(LED，Light Emitting Diode)是一种能发光的固态半导体器件，被广泛应用于指示灯和显示屏等照明发光领域。
传统技术中，发光二极管的核心一般为PN结。在电场作用下，构成PN结的P型层中的空穴和构成PN结的N型层中的电子复合制备可见光。
申请人在实现传统技术的过程中发现：传统的发光二极管，其发光效率较差。
发明内容
基于此，有必要针对传统技术中存在的发光二极管的发光效率差的问题，提供一种发光二极管。
一种发光二极管的制备方法，包括：
提供衬底，所述衬底具有相对设置的第一表面和第二表面；
制备第一U型氮化镓层，覆盖所述第一表面；
制备第一N型氮化镓层，覆盖所述第一U型氮化镓层；
制备N型层，覆盖所述第一N型氮化镓层，所述N型层包括层叠设置的铝氮化铟层、氮化硅层和第二N型氮化镓层，所述氮化硅层覆盖所述铝氮化铟层，所述第二N型氮化镓层覆盖所述氮化硅层；
制备多量子阱结构层，覆盖所述N型层；以及
制备P型半导体层，覆盖所述多量子阱结构层。
上述发光二极管的制备方法所制备的发光二极管，N型层包括层叠设置的氮化铝铟层、氮化硅层、第二N型氮化镓层。由于氮化硅层成网状结构，因此，层叠于氮化硅层上的第二N型氮化镓层即可通过该网状结构沿发光二极管的层叠方向生长，从而实现第二N型氮化镓层的三维生长。又由于铝氮化铟层的晶格与第一N型氮化镓层和第二N型氮化镓层的晶格相近。因此，铝氮化铟层、氮化硅层与第二N型氮化镓层相配合，可以增强所述N型层传导电子的能力，进而增强所述发光二极管的发光效果。
一种发光二极管，包括：
衬底；
第一U型氮化镓层，覆盖所述衬底；
第一N型氮化镓层，覆盖所述第一U型氮化镓层；
N型层，覆盖所述第一N型氮化镓层，所述N型层包括层叠铝氮化铟层、氮化硅层和第二N型氮化镓层，所述氮化硅层覆盖所述铝氮化铟层，所述第二N型氮化镓层覆盖所述氮化硅层；
多量子阱结构层，覆盖所述N型层；
P型半导体层，覆盖所述多量子阱结构层。
上述发光二极管，由于氮化硅层成网状结构，因此，层叠于氮化硅层上的第二N型氮化镓层即可通过该网状结构沿发光二极管的层叠方向生长，从而实现第二N型氮化镓层的三维生长。又由于铝氮化铟层的晶格与第一N型氮化镓层和第二N型氮化镓层的晶格相近因此，铝氮化铟层、氮化硅层与第二N型氮化镓层相配合，可以增强所述N型层传导电子的能力，进而增强所述发光二极管的发光效果。
附图说明
图1为本申请一个实施例中发光二极管制备方法的流程示意图。
图2为本申请一个实施例中发光二极管的层级结构示意图。
图3为本申请一个实施例中N型层的制备流程示意图。
图4为本申请另一个实施例中发光二极管制备方法的流程示意图。
图5为本申请另一个实施例中发光二极管的层级结构示意图。
图6为本申请又一个实施例中发光二极管制备方法的流程示意图。
图7为本申请又一个实施例中发光二极管的层级结构示意图。
图8为本申请一个实施例中多量子阱结构层的制备流程示意图。
其中，各附图标号所代表的含义分别为：
10、发光二极管；
100、衬底；
102、第一表面；
104、第二表面；
200、第一U型氮化镓层；
300、第一N型氮化镓层；
400、N型层；
412、铝氮化铟层；
414、氮化硅层；
416、第二N型氮化镓层；
500、多量子阱结构层；
512、量子阱层；
514、量子垒层；
600、P型半导体层；
700、缓冲层；
800、应力释放层。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
本申请针对传统技术中存在的发光二极管发光效率差的问题，提供一种可以改善发光二极管的晶格质量，从而改善其发光效果的发光二极管及其制备方法。
一种发光二极管的制备方法，如图1所示，包括如下步骤：
S100，提供衬底100，所述衬底100具有相对设置的第一表面102和第二表面104。
具体的，提供一用于制备所述发光二极管10的衬底100，所述衬底100可以是蓝宝石衬底、硅衬底、碳化硅衬底或其他类型的衬底。所述衬底100具有相对的第一表面102和第二表面104。
S200，制备第一U型氮化镓层200，覆盖所述第一表面102。
具体的，在所述衬底100的一个表面上制备覆盖该表面的第一U型氮化镓层200。所述第一U型氮化镓层200可以制备于所述第一表面102和所述第二表面104的任意一个上。在本实施例中，所述第一U型氮化镓层200制备于所述衬底100的所述第一表面102上，并覆盖所述第一表面102。所述第一U型氮化镓层200指不掺杂有其它杂质的氮化镓层。
S300，制备第一N型氮化镓层300，覆盖所述第一U型氮化镓层200。
具体的，在所述第一U型氮化镓层200远离所述衬底100的表面上制备第一N型氮化镓层300。所述第一N型氮化镓层300覆盖所述第一U型氮化镓层200。所述第一N型氮化镓层300在电场作用下可以产生电子，用于与空穴进行结合，从而放出能量。
S400，制备N型层400，覆盖所述第一N型氮化镓层300，所述N型层400包括层叠铝氮化铟层412、氮化硅层414和第二N型氮化镓层416，所述氮化硅层414覆盖所述铝氮化铟层412，所述第二N型氮化镓层416覆盖所述氮化硅层414。
具体的，在所述第一N型氮化镓层300远离所述第一U型氮化镓层200的表面上制备N型层400。所述N型层400覆盖所述第一N型氮化镓层300。所述N型层400可以包括层叠的铝氮化铟层412、氮化硅层414和第二N型氮化镓层416。其中，所述铝氮化铟层412靠近所述第一N型氮化镓层300，并覆盖所述第一N型氮化镓层300；所述氮化硅层414位于所述铝氮化铟层412和所述第二N型氮化镓层416之间，并覆盖所述铝氮化铟层412；所述第二N型氮化镓层416覆盖所述氮化硅层414。
S500，制备多量子阱结构层500，覆盖所述N型层400。
具体的，在所述N型层400远离所述第一N型氮化镓层300的表面上制备多量子阱结构层500。所述多量子阱结构层500覆盖所述N型层400，用于提高电子和空穴的复合率。所述多量子阱结构层500一般可以包括层叠交错的量子阱层512和量子垒层514。
S600，制备P型半导体层600，覆盖所述多量子阱结构层500。
具体的，在所述多量子阱结构层500远离所述N型层400的表面上制备P型半导体层600。所述P型半导体层600覆盖所述多量子阱结构层500，以在电场作用下产生空穴。
采用该方法所制备的发光二极管10通电时，所述第一N型氮化镓层300可以产生电子，并在电场作用下向所述多量子阱结构层500运动。同时，所述P型半导体层600产生空穴并在电场作用下所述多量子阱结构层500，从而与所述电子结合发光。该制备方法所制备的发光二极管10，由于铝氮化铟层412的能阶较高，且铝氮化铟的晶格与氮化镓材料接近，可以改善发光二极管10的晶格质量，从而提升发光二极管10的发光效果。同时，N型层400还包括氮化硅层414由于氮化硅层414成网状结构，当所述N型层416覆盖所述氮化硅层414时，会优先填充所述氮化硅层414的网状结构。因此，层叠于氮化硅层414上的第二N型氮化镓层416即可通过该网状结构沿发光二极管10的层叠方向生长，从而实现第二N型氮化镓层416的三维生长，提升对电子的传导能力。又由于铝氮化铟层412的晶格与第一N型氮化镓层300和第二N型氮化镓层416的晶格相近因此，铝氮化铟层412、氮化硅层414与第二N型氮化镓层416相配合，可以增强所述N型层400传导电子的能力，进而增强所述发光二极管10的发光效果。
在一个实施例中，所述步骤S300具体可以包括：
在1070℃到1100℃的生长温度范围内，向化学气相沉积室内通入镓、硅和氮，使所述镓、硅和氮在所述第一U型氮化镓层(200)的表面发生化合反应制备所述第一N型氮化镓层(300)。
具体的，可以使用化学气相沉积法在所述第一U型氮化镓层200的表面上制备所述第一N型氮化镓层300。制备所述第一N型氮化镓层300时，可以设置化学气相沉积室的温度为1070℃到1100℃，并向所述化学气相沉积室内通入镓源、硅源和氮源，使所述镓源、所述硅源和氮发生化合反应，从而得到掺杂硅的氮化镓层。该掺杂硅的氮化镓层构成所述第一N型氮化镓层300。为便于区别，将构成所述第一N型氮化镓层300的所述N型氮化镓层命名为第一氮化镓层。这里的镓源可以是三甲基镓，硅源可以是氢化硅，氮源可以是氮气。
更具体来说，所述第一N型氮化镓层300的成长温度可以是1070℃，也可以是1100℃，还可以是1085℃。所述第一氮化镓层中，硅的浓度范围为1×1019/cm3到4×1019/cm3。即所述第一的氮化镓层中，硅的浓度可以是1×1019/cm3，也可以是4×1019/cm3，还可以是2.5×1019/cm3。
在一个实施例中，如图3所示，所述步骤S400具体可以包括：
S410，在750℃到1000℃的生长温度范围内，使用化学气相沉积法制备铝氮化铟层412，覆盖所述第一N型氮化镓层300。
具体的，所述第一N型氮化镓层300上制备覆盖所述第一N型氮化镓层300的铝氮化铟层412。所述铝氮化铟层412可以在750℃到1000℃的生长温度范围内使用化学气相沉积法制备。其具体可以是：在750℃到1000℃的生长温度范围内，向化学气相沉积室内通入铝、铟和氮，使包含铝、铟和氮的反应气体向所述第一N型氮化镓层300远离所述第一U型氮化镓层200的表面扩散；使所述反应气体吸附于所述第一N型氮化镓层300的表面；使用热分解反应或/和化学合成反应在所述第一N型氮化镓层300的表面制备固态的铝氮化铟层412。其中，所述铝氮化铟层412的生长温度可以是750℃，也可以是1000℃，还可以是875℃。所述铝的铝源可以是三甲基铝，所述铟的铟源可以是三甲基铟，所述氮的氮源可以是氮气。
S420，继续制备所述氮化硅层414，覆盖所述铝氮化铟层412。
具体的，保持生长温度不变，在所述铝氮化铟层412上制备覆盖所述铝氮化铟层412的氮化硅层414。制备所述氮化硅层414时，维持所述化学气相沉积室内的温度不变，并继续使用化学气相沉积法制备所述氮化硅层414。其具体可以是：维持所述化学气相沉积室内的温度不变，停止步骤S410中铝和铟向所述化学气相沉积室内的通入。向所述化学气相沉积室内通入硅，使包含硅和氮的反应气体向所述铝氮化铟层412远离所述第一N型氮化镓层300的表面扩散；使包含硅和氮的反应气体吸附于所述铝氮化铟层412的表面；使用热分解反应或/和化学合成反应在所述铝氮化铟层412的表面制备固态的氮化硅层414。向所述化学气相沉积室内通入的硅可以是氢化硅。
S430，继续制备所述第二N型氮化镓层416，覆盖所述氮化硅层414。
具体的，保持生长温度不变，在所述氮化硅层414上制备覆盖所述氮化硅层414的第二N型氮化镓层416。制备所述第二N型氮化镓层416时，维持所述化学气相沉积室内的温度不变，并继续使用化学气相沉积法制备所述第二N型氮化镓层416。其具体可以是：维持所述化学气相沉积室内的温度不变，维持向所述化学气相沉积室内通入硅不变，并向所述化学气相沉积室内通入镓。使包含镓、硅和氮的反应气体向所述氮化硅层414远离所述铝氮化铟层412的表面扩散；使包含镓、硅和氮的反应气体吸附于所述氮化硅层414的表面；使用热分解反应或/和化学合成反应在所述氮化硅层414的表面制备固态的第二N型氮化镓层416。所述第二N型氮化镓层416即为掺杂硅的氮化镓层。为便于与所述第一氮化镓层区分，将所述N型层400中的N型氮化镓层命名为第二N型氮化镓层416。所述第二N型氮化镓层416中，硅的浓度范围为1×1019/cm3到4×1019/cm3。即所述第二的氮化镓层中，硅的浓度可以是1×1019/cm3，也可以是4×1019/cm3，还可以是2.5×1019/cm3。向所述化学气相沉积室内通入的镓可以是三甲基镓。
S440，重复上述步骤3至10次，以制备所述N型层400。
具体的，一个铝氮化铟层412、一个氮化硅层414和一个第二N型氮化镓层416构成一个循环。一般来说，构成所述N型层400的循环可以是3到10个。即所述N型层400可以是由3个所述铝氮化铟层412、氮化硅层414和第二N型氮化镓层416循环层叠制备，也可以是由10个所述铝氮化铟层412、氮化硅层414和第二N型氮化镓层416循环层叠制备，还可以是由6个所述铝氮化铟层412、氮化硅层414和第二N型氮化镓层416循环层叠制备。因此，重复上述步骤S410、S420和S430三次至十次，即可构成所述N型层400。本申请的各实施例中，仅展示了所述发光二极管10包括一个循环的所述铝氮化铟层412、氮化硅层414和第二N型氮化镓层416循环层的情况。
上述发光二极管的制备方法，在1070℃到1100℃的高温内生成第一N型氮化镓层300；并在750℃到1000℃低温内生成N型层400。该制备方法所制备的发光二极管10，利用高温层和低温层，可以提高发光二极管10的能阶，增强发光二极管10的电流扩展能力，从而提升发光二极管10的发光效率。同时，该发光二极管10，其相邻的第一N型氮化镓层300和N型层400采用高低温形式，可以缓解热应力，从而减小发光二极管10的极化。本申请的发光二极管的制备方法及所制备的发光二极管10，可以通过分步生长发光二极管10的层级结构，从而解决传统技术中高温N型层应力较大，导致发光二极管10管边缘良率差的问题。同时，在N型层400中插入氮化硅层414，可以使所述第二N型氮化镓层416三维成长，提升所述N型层400传导电子的能力，提高发光二极管10的晶格质量，从而改善发光二极管10的外延良率，并提高发光二极管10的发光效率。
在一个实施例中，如图4和图5所示，所述发光二极管的制备方法，在步骤S200之前，还包括：
S700，制备缓冲层700，覆盖所述第一表面102，所述缓冲层700设置于所述衬底100与所述第一U型氮化镓层200之间。
具体的，在所述衬底100上制备覆盖所述衬底100的第一表面102的第一U型氮化镓层200之前，还可以在衬底100和第一U型氮化镓层200之间制备一缓冲层700。缓冲层700用于为所述第一U型氮化镓层200提供一平坦的表面，从而提高所述发光二极管10的发光效果。所述缓冲层700覆盖所述衬底100的所述第一表面102。
进一步的，所述步骤S700，具体可以包括：
在550℃的生长温度下，使用化学气相沉积法制备缓冲层700，覆盖所述第一表面102，所述缓冲层700包括第二U型氮化镓层。
具体的，在所述衬底100上制备覆盖所述第一表面102的第二U型氮化镓层。所述第二U型氮化镓层可以在550℃左右的生长温度内使用化学气相沉积法制备。其具体可以是：使包含镓、氮的反应气体向所述衬底100的第一表面102扩散；使所述包含镓、氮的反应气体吸附于所述第一表面102；使用热分解反应或/和化学合成反应在所述第一表面102制备固态的氮化镓层，以构成所述缓冲层700。所述缓冲层700的厚度可以是25nm到35nm。即所述缓冲层700的厚度可以是25nm，也可以是35nm，还可以是30nm。所述包含镓、氮的反应气体可以是包括三甲基镓和氮气的反应气体。
更进一步的，所述发光二极管的制备方法中，所述步骤S200包括：
在500℃到1100℃的生长温度范围内，使用化学气相沉积法制备第一U型氮化镓层200，覆盖所述缓冲层700或所述第一表面102。
具体的，当所述发光二极管的制备方法具有上述步骤S700时，即当所述发光二极管的制备方法制备有所述缓冲层700时，则制备第一U型氮化镓层200，覆盖所述缓冲层700远离所述衬底100的表面。当所述发光二极管的制备方法不具有上述步骤S700，即当所述发光二极管的制备方法没有制备所述缓冲层700时，则制备第一U型氮化镓层200，覆盖所述第一表面102。所述第一U型氮化镓层200为不掺杂的氮化镓层。所述第一U型氮化镓层200的制备方法也可以是化学气相沉积法，不再赘述。使用化学气相沉积法制备所述第一U型氮化镓层200时，所述化学气相沉积室的生长温度范围为500℃到1100℃。即所述第一U型氮化镓层200的生长温度可以是500℃，也可以是1100℃，还可以是800℃。所述第一U型氮化镓层200的厚度可以是0.5μm到1μm。即所述第一U型氮化镓层200的厚度可以是0.5μm，还可以是1μm，也可以是0.75μm。
在一个实施例中，如图6及图7所示，所述发光二极管的制备方法，在步骤S500之前，还包括：
S800，制备应力释放层800，覆盖所述N型层400，所述应力释放层800设置于所述N型层400与所述多量子阱结构层500之间。
具体的，在所述N型层400上制备覆盖所述N型层400的多量子阱结构层500之前，还可以在所述N型层400和所述多量子阱结构层500之间制备一应力释放层800。所述应力释放层800用于所述发光二极管10的应力释放。一般的，所述应力释放层800可以是低掺铟低掺硅的氮化镓层。
当所述发光二极管的制备方法具有所述步骤S800时，即当所述发光二极管的制备方法制备有所述应力释放层800时，则制备多量子阱结构层500，覆盖所述应力释放层800。此时，所制备的所述发光二极管10如图7所示。当所述发光二极管的制备方法不具有所述步骤S800时，即当所述发光二极管的制备方法没有制备所述应力释放层800时，则制备多量子阱结构层500，覆盖所述N型层400，不再赘述。
在一个实施例中，如图8所示，所述步骤S500，具体可以包括：
S510，在化学气相沉积室内，使用化学气相沉积法制备量子阱层512，覆盖所述N型层400，所述量子阱层512包括铟镓氮层。
具体的，当所述发光二极管10不包括应力释放结构层时，可以在所述N型层400上制备多量子阱结构层500。此时，先在所述N型层400上制备量子阱层512，所述量子阱层512覆盖所述N型层400。所述量子阱层512可以使用化学气相沉积法制备。所述量子阱层512可以是铟镓氮(InxGa1-xN,0.22≥x≥0.20)层。所述量子阱层512的厚度可以是20nm到40nm。即所述量子阱层512的厚度可以是20nm，还可以是40nm，也可以是30nm。
当所述发光二极管10包括应力释放结构层时，可以在所述应力释放结构层上制备多量子阱结构层500。此时，先在所述应力释放结构层上制备量子阱层512，所述量子阱层512覆盖所述应力释放结构层。所述量子阱层512可以使用化学气相沉积法制备。所述量子阱层512可以是铟镓氮(InxGa1-xN,0.22≥x≥0.20)层。所述量子阱层512的厚度可以是20nm到40nm。即所述量子阱层512的厚度可以是20nm，还可以是40nm，也可以是30nm。
S520，继续使用化学气相沉积法制备量子垒层514，覆盖所述量子阱层512，所述量子垒层514包括掺杂硅的氮化镓层。
具体的，在所述量子阱层512远离所述N型层400的表面上制备量子垒层514。所述量子垒层514覆盖所述量子阱层512。所述量子垒层514可以使用化学气相沉积法制备。所述量子垒层514可以是掺杂硅的氮化镓层。所述量子垒层514的厚度可以是100nm到140nm。即所述量子垒层514的厚度可以是100nm，也可以是140nm，还可以是120nm。
S530，重复上述步骤8到15次，以制备多量子阱结构层500。
具体的，一个量子阱层512和一个量子垒层514构成一个循环，制备一个量子阱结构层。一般来说，构成所述多量子阱结构层500的量子阱结构层可以是8个到15个。即所述多量子阱结构层500可以是由8个量子阱结构层层叠制备，也可以是由15个量子阱结构层层叠制备，还可以是由12个量子阱结构层层叠制备。因此，重复上述步骤S510和S520八次到十五次，即可构成所述多量子阱结构层500。
在一个实施例中，所述步骤S600包括：在900℃到1000℃的生长温度范围内，使用化学气相沉积法制备100纳米到120纳米厚的掺杂镁的氮化镓层，覆盖所述多量子阱结构层500，以制备所述P型半导体层600。
具体的，在所述多量子阱结构层500远离所述N型层400的表面上制备P型半导体层600，覆盖所述多量子阱结构层500。所述P型半导体层600可以在900℃到1000℃的生长温度范围内采用化学气相沉积法制备。换句话说，所述P型半导体层600的生长温度可以是900℃，还可以是1000℃，也可以是950℃。所述P型半导体层600可以是P型氮化镓层，具体可以是掺杂镁的氮化镓层。所述P型半导体层600的厚度可以是100nm到120nm。即所述P型半导体层600的厚度可以是100nm，也可以是120nm，还可以是110nm。
本申请还提供一种发光二极管10，其基于上述实施例制备而成，包括衬底100、第一U型氮化镓层200、第一N型氮化镓层300、N型层400、多量子阱结构层500和P型半导体层600。
具体的，所述衬底100位于所述发光二极管10的底部，其一般可以是蓝宝石衬底、硅衬底、碳化硅衬底或其他类型的衬底。
所述第一U型氮化镓层200位于所述衬底100上方，并覆盖所述衬底100的第一表面102。所述第一U型氮化镓层200可以是不掺杂的氮化镓层。
所述第一N型氮化镓层300覆盖所述第一U型氮化镓层200，以在电场作用下产生电子。所述第一N型氮化镓层300可以是掺杂硅的氮化镓层。
所述N型层400覆盖所述第一N型氮化镓层300。所述N型层400一般可以包括层叠设置的铝氮化铟层412、氮化硅层414和第二N型氮化镓层416。其中，所述铝氮化铟层412覆盖所述第一N型氮化镓层300；所述氮化硅层414覆盖所述铝氮化铟层412，所述第二N型氮化镓层416覆盖所述氮化硅层414。
所述多量子阱结构层500覆盖所述N型层400，用于提高电子和空穴的复合效率。所述多量子阱结构层500一般可以包括交错层叠的量子阱和量子垒。
所述P型层用于在电场作用下产生空穴。所述P型层一般可以是掺杂有P型杂质的半导体层，如掺杂镁的氮化镓层。所述P型层位于所述多量子阱结构的上方，覆盖所述多量子阱结构层500。
该发光二极管10工作时，P型层可以产生空穴，第一N型氮化镓层300和N型层400可以产生电子，电子与空穴可以在多量子阱结构层500内复合发光。该发光二极管10，由于铝氮化铟层412的能阶较高，且铝氮化铟的晶格与氮化镓材料接近，可以改善发光二极管10的晶格质量，从而提升发光二极管10的发光效果。同时，N型层400还包括氮化硅层414，由于氮化硅层414成网状结构，因此，层叠于氮化硅层414上的第二N型氮化镓层416即可通过该网状结构沿发光二极管10的层叠方向生长，从而实现第二N型氮化镓层416的三维生长。又由于铝氮化铟层412的晶格与第一N型氮化镓层300和第二N型氮化镓层416的晶格相近因此，铝氮化铟层412、氮化硅层414与第二N型氮化镓层416相配合，可以增强所述N型层416传导电子的能力，进而增强所述发光二极管10的发光效果。
在一个实施例中，所述第一N型氮化镓层300为掺杂硅的氮化镓层，所述第一N型氮化镓层300的厚度范围为0.5μm至1μm。即所述第一N型氮化镓层300的厚度可以是0.5μm，也可以是1μm。
进一步的，所述第一氮化镓层的硅浓度范围为1×1019/cm3到4×1019/cm3。即所述第一的氮化镓层中，硅的浓度可以是1×1019/cm3，也可以是4×1019/cm3，还可以是2.5×1019/cm3。
在一个实施例中，所述发光二极管10可以包括多个层叠的N型层400。这里的多个指三个或三个以上。一般来说，所述发光二极管10可以包括3个到10个层叠的N型层400，多个所述N型层400沿所述发光二极管10的层叠方向层叠覆盖。
进一步的，所述第二N型氮化镓层416的硅浓度范围为1×1019/cm3到4×1019/cm3。即所述第二的氮化镓层中，硅的浓度可以是1×1019/cm3，也可以是4×1019/cm3，还可以是2.5×1019/cm3。
在一个实施例中，所述发光二极管10还包括缓冲层700。所述缓冲层700覆盖所述衬底100，并设于所述衬底100与所述第一U型氮化镓层200之间。
进一步的，所述缓冲层700包括第二U型氮化镓层，所述第二U型氮化镓层的厚度范围为25纳米到35纳米。即所述缓冲层700的厚度可以是25nm，也可以是35nm，还可以是30nm。
在一个实施例中，所述发光二极管10包括多个所述多量子阱结构层500，多个所述多量子阱结构层500沿所述发光二极管10的层叠方向层叠覆盖。
进一步的，所述多量子阱结构层500包括层叠的量子阱层512和量子垒层514；所述量子阱层512包括铟镓氮层；所述量子垒层514包括掺杂硅的氮化镓层。
在一个实施例中，所述P型半导体层600为掺杂镁的氮化镓层，所述掺杂镁的氮化镓层的厚度范围为100纳米到120纳米。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (11)
1.一种发光二极管的制备方法，其特征在于，包括：
提供衬底(10)，所述衬底(10)具有相对设置的第一表面(102)和第二表面(104)；
制备第一U型氮化镓层(200)，覆盖所述第一表面(102)；
制备第一N型氮化镓层(300)，覆盖所述第一U型氮化镓层(200)；
制备N型层(400)，覆盖所述第一N型氮化镓层(300)，所述N型层(400)包括层叠设置的铝氮化铟层(412)、氮化硅层(414)和第二N型氮化镓层(416)，所述氮化硅层(414)覆盖所述铝氮化铟层(412)，所述第二N型氮化镓层(416)覆盖所述氮化硅层(414)；
制备多量子阱结构层(500)，覆盖所述N型层(400)；以及
制备P型半导体层(600)，覆盖所述多量子阱结构层(500)；
所述制备N型层(400)，覆盖所述第一N型氮化镓层(300)，包括：
在750℃到1000℃的生长温度范围内，使用化学气相沉积法制备铝氮化铟层(412)，覆盖所述第一N型氮化镓层(300)；
继续制备所述氮化硅层(414)，覆盖所述铝氮化铟层(412)；
继续制备所述第二N型氮化镓层(416)，覆盖所述氮化硅层(414)；
重复上述步骤3至10次，以制备所述N型层(400)。
2.根据权利要求1所述的发光二极管的制备方法，其特征在于，所述制备第一N型氮化镓层(300)，覆盖所述第一U型氮化镓层(200)，包括：
在1070℃到1100℃的生长温度范围内，向化学气相沉积室内通入镓、硅和氮，使所述镓、硅和氮在所述第一U型氮化镓层(200)的表面发生化合反应制备所述第一N型氮化镓层(300)。
3.根据权利要求2所述的发光二极管的制备方法，其特征在于，所述第一N型氮化镓层的硅浓度范围为1×1019/cm3到4×1019/cm3。
4.根据权利要求1所述的发光二极管的制备方法，其特征在于，所述在750℃到1000℃的生长温度范围内，使用化学气相沉积法制备铝氮化铟层(412)，覆盖所述第一N型氮化镓层(300)，包括：
在750℃到1000℃的生长温度范围内，向化学气相沉积室内通入铝、铟和氮，使所述铝、铟和氮化合制备所述铝氮化铟层(412)。
5.根据权利要求4所述的发光二极管的制备方法，其特征在于，所述继续制备所述氮化硅层(414)，覆盖所述铝氮化铟层(412)，包括：
保持生长温度不变，停止通入所述铝和铟，并向所述化学气相沉积室内通入硅，使所述硅和氮化合制备所述氮化硅层(414)。
6.根据权利要求5所述的发光二极管的制备方法，其特征在于，所述继续制备所述第二N型氮化镓层(416)，覆盖所述氮化硅层(414)，包括：
保持生长温度不变，向所述化学气相沉积室内通入镓，使所述硅、镓和氮化合制备所述第二N型氮化镓层(416)。
7.根据权利要求1所述的发光二极管的制备方法，其特征在于，所述制备第一U型氮化镓层(200)，覆盖所述第一表面(102)之前，还包括：
制备缓冲层(700)，覆盖所述第一表面(102)，所述缓冲层(700)设置于所述衬底(10)与所述第一U型氮化镓层(200)之间。
8.根据权利要求1所述的发光二极管的制备方法，其特征在于，所述制备多量子阱结构层(500)，覆盖所述N型层(400)之前，还包括：
制备应力释放层(800)，覆盖所述N型层(400)，所述应力释放层(800)设置于所述N型层(400)与所述多量子阱结构层(500)之间。
9.根据权利要求1所述的发光二极管的制备方法，其特征在于，所述制备多量子阱结构层(500)，覆盖所述N型层(400)，包括：
在化学气相沉积室内，使用化学气相沉积法制备量子阱层(512)，覆盖所述N型层(400)；
继续使用化学气相沉积法制备量子垒层(514)，覆盖所述量子阱层(512)；
重复上述步骤8到15次，以制备多量子阱结构层(500)。
10.根据权利要求1至9任意一项所述的发光二极管的制备方法，其特征在于，所述制备P型半导体层(600)，覆盖所述多量子阱结构层(500)，包括：
在900℃到1000℃的生长温度范围内，使用化学气相沉积法制备100纳米到120纳米厚的掺杂镁的氮化镓层，覆盖所述多量子阱结构层(500)，以制备所述P型半导体层(600)。
11.一种发光二极管，基于权利要求1至10任意一项所述的制备方法，其特征在于，包括：
衬底(10)；
第一U型氮化镓层(200)，覆盖所述衬底(10)；
第一N型氮化镓层(300)，覆盖所述第一U型氮化镓层(200)；
N型层(400)，覆盖所述第一N型氮化镓层(300)，所述N型层(400)包括层叠铝氮化铟层(412)、氮化硅层(414)和第二N型氮化镓层(416)，所述氮化硅层(414)覆盖所述铝氮化铟层(412)，所述第二N型氮化镓层(416)覆盖所述氮化硅层(414)，所述铝氮化铟层(412)覆盖所述第一N型氮化镓层(300)；其中，在750℃到1000℃的生长温度范围内，使用化学气相沉积法制备铝氮化铟层(412)，覆盖所述第一N型氮化镓层(300)；继续制备所述氮化硅层(414)，覆盖所述铝氮化铟层(412)；继续制备所述第二N型氮化镓层(416)，覆盖所述氮化硅层(414)；重复上述步骤3至10次，以制备所述N型层(400)；
多量子阱结构层(500)，覆盖所述N型层(400)，所述多量子阱结构层(500)包括交错层叠的量子阱和量子垒；
P型半导体层(600)，覆盖所述多量子阱结构层(500)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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