CN113284995A - 深紫外发光二极管的外延片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种深紫外发光二极管的外延片及其制备方法，属于光电子制造技术领域。该制备方法包括在衬底上依次外延生长第一AlN缓冲层、n型AlGaN层、多量子阱层和p型层，第一AlN缓冲层包括交替层叠的第一AlN层和第二AlN层，在生长第一AlN层时，向反应腔内通入氧气。在生长第一AlN层时向反应腔内通入氧气，使得有一部分氧原子替代AlN中的氮原子，还有一部分氧原子会成为间隙原子，由于氧原子的半径比氮原子的半径大，这两部分氧原子会使AlN的晶格产生一定的畸变，增加AlN的晶格常数，缓解衬底和AlN间的晶格失配，能够进一步减少缺陷，提高外延片的晶体质量，提高深紫外发光二极管的发光效率。
Description
技术领域
本公开涉及光电子制造技术领域，特别涉及一种深紫外发光二极管的外延片及其制备方法。
背景技术
发光二极管(英文：Light Emitting Diode，简称：LED)作为光电子产业中极具影响力的新产品，具有体积小、使用寿命长、颜色丰富多彩、能耗低等特点，广泛应用于照明、显示屏、信号灯、背光源、玩具等领域。LED的核心结构是外延片，外延片的制作对LED的光电特性有着较大的影响。
外延片通常包括n型层、多量子阱层和p型层。深紫外发光二极管是发光波长在200nm～350nm的发光二极管，深紫外发光二极管的外延片中n型层通常为AlGaN层。
高质量的AlGaN层能够提高深紫外LED的发光效率，为了改善AlGaN层的质量，减少位错密度，在n型层之前还设置有AlN缓冲层。但是即使设置了AlN缓冲层，生长出来的外延片仍然存在较多的位错缺陷，发光效率无法满足需要。
发明内容
本公开实施例提供了一种深紫外发光二极管的外延片及其制备方法，能够进一步减少位错缺陷，提高外延片的晶体质量，提高深紫外发光二极管的发光效率。所述技术方案如下：
一方面，本公开实施例提供了一种深紫外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；
在所述衬底上依次外延生长第一AlN缓冲层、n型AlGaN层、多量子阱层和p型层，其中，所述第一AlN缓冲层为周期性结构，所述周期性结构包括交替层叠的第一AlN层和第二AlN层，所述第一AlN层采用物理气相沉积的方式生长，所述第二AlN层采用金属有机化合物化学气相沉积的方式生长，在生长所述第一AlN层时，向反应腔内通入氧气。
可选地，沿所述外延片生长的方向，生长各个所述第一AlN层时，向反应腔内通入的氧气流量逐层递减。
可选地，氧气的流量为1sccm～5sccm。
可选地，沿所述外延片生长的方向，各个所述第一AlN层的溅射功率逐层递增。
可选地，相邻所述第一AlN层的溅射功率相差280W～320W。
可选地，最靠近所述衬底的所述第一AlN层的溅射功率为2000W～5000W。
可选地，所述第一AlN层的生长压力为5mtorr～10mtorr。
可选地，所述第二AlN层的生长温度为1000℃～1200℃。
另一方面，本公开实施例还提供了一种深紫外发光二极管的外延片，所述外延片包括衬底和依次形成在所述衬底上的第一AlN缓冲层、n型AlGaN层、多量子阱层和p型层，其中，所述第一AlN缓冲层为周期性结构，所述周期性结构包括交替层叠的第一AlN层和第二AlN层，所述第一AlN层采用物理气相沉积的方式生长，所述第二AlN层采用金属有机化合物化学气相沉积的方式生长，在生长所述第一AlN层时，向反应腔内通入氧气。
可选地，所述第一AlN层和所述第二AlN层交替层叠的周期数为2～5。
本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
通过在衬底上生长第一AlN缓冲层，第一AlN缓冲层是第一AlN层和第二AlN层交替层叠的周期性结构。第一AlN层采用物理气相沉积的方式生长，物理气相沉积形成的第一AlN层结晶质量较好，从而能够在第一AlN层上生长出晶体质量也较好的第二AlN层。交替层叠的周期性结构能够释放晶格失配的应力，使得晶格失配产生的缺陷相互抵消和湮灭，减少穿透位错，改善第一AlN缓冲层的晶体质量，有利于提升深紫外发光二极管的光电性能。在生长第一AlN层时向反应腔内通入氧气，使得有一部分氧原子替代AlN中的氮原子，还有一部分氧原子会成为间隙原子，由于氧原子的半径比氮原子的半径大，这两部分氧原子会使AlN的晶格产生一定的畸变，增加AlN的晶格常数，缓解衬底和AlN间的晶格失配，能够进一步减少缺陷，提高外延片的晶体质量，提高深紫外发光二极管的发光效率。
附图说明
为了更清楚地说明本公开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公开的一些实施例，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是本公开实施例提供的一种深紫外发光二极管的外延片的结构示意图；
图2是本公开实施例提供的一种深紫外发光二极管的外延片的制造方法的流程图；
图3是本公开实施例提供的一种深紫外发光二极管的外延片的制造方法的流程图；
图4是本公开实施例提供的一种深紫外发光二极管的外延片的制备过程示意图；
图5是本公开实施例提供的一种深紫外发光二极管的外延片的制备过程示意图；
图6是本公开实施例提供的一种深紫外发光二极管的外延片的制备过程示意图；
图7是本公开实施例提供的一种深紫外发光二极管的外延片的制备过程示意图；
图8是本公开实施例提供的一种深紫外发光二极管的外延片的制备过程示意图；
图9是本公开实施例提供的一种深紫外发光二极管的外延片的制备过程示意图；
图10是本公开实施例提供的一种深紫外发光二极管的外延片的制备过程示意图。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
图1是本公开实施例提供的一种深紫外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10和依次形成在衬底10上的第一AlN缓冲层20、n型AlGaN层40、多量子阱层50和p型层60。
其中，第一AlN缓冲层20为周期性结构，周期性结构包括交替层叠的第一AlN层201和第二AlN层202。第一AlN层201采用物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)的方式生长，第二AlN层202采用金属有机化合物化学气相沉积(Metal-organic ChemicalVapor Deposition，MOCVD)的方式生长。在生长第一AlN层201时，向反应腔内通入氧气。
通过在衬底上生长第一AlN缓冲层，第一AlN缓冲层是第一AlN层和第二AlN层交替层叠的周期性结构。第一AlN层采用物理气相沉积的方式生长，物理气相沉积形成的第一AlN层结晶质量较好，从而能够在第一AlN层上生长出晶体质量也较好的第二AlN层。交替层叠的周期性结构能够释放晶格失配的应力，使得晶格失配产生的缺陷相互抵消和湮灭，减少穿透位错，改善第一AlN缓冲层的晶体质量，有利于提升深紫外发光二极管的光电性能。在生长第一AlN层时向反应腔内通入氧气，使得有一部分氧原子替代AlN中的氮原子，还有一部分氧原子会成为间隙原子，由于氧原子的半径比氮原子的半径大，这两部分氧原子会使AlN的晶格产生一定的畸变，增加AlN的晶格常数，缓解衬底和AlN的晶格失配，能够进一步减少缺陷，提高外延片的晶体质量，提高深紫外发光二极管的发光效率。
可选地，衬底10为蓝宝石衬底、硅衬底或碳化硅衬底。衬底10可以为平片衬底，也可以为图形化衬底。
作为示例，本公开实施例中，衬底10为蓝宝石衬底。蓝宝石衬底为一种常用衬底，技术成熟，成本低。具体可以为图形化蓝宝石衬底或蓝宝石平片衬底。
可选地，第一AlN缓冲层20的周期数为2～5。第一AlN缓冲层20中，交替层叠的第一AlN层201和第二AlN层202数量过少，对于位错缺陷的减少不明显，数量过多增大了制作工艺的复杂程度，增加了制作成本，并且在第一AlN层201和第二AlN层202的厚度固定的情况下，也会导致第一AlN缓冲层20的总厚度过大，增加第一AlN缓冲层20对于光线的吸收。
作为示例，本公开实施例中，第一AlN缓冲层20的周期数为5。
可选地，第一AlN层201的厚度为10nm～40nm。第一AlN层201的厚度设置的过薄，对于位错缺陷的减少作用比较小，对深紫外发光二极管的发光效率的提高作用不明显，第一AlN层201的厚度设置的过厚，会增加第一AlN层201对于光线的吸收。
作为示例，本公开实施例中，第一AlN层201的厚度为20nm。
可选地，第二AlN层202的厚度为30nm～60nm。第二AlN层202与第一AlN层201交替的周期结构能够释放晶格失配的应力，第一AlN层201和第二AlN层202需要具有合适的厚度才能更好地释放应力。第二AlN层202的厚度设置的过薄或过厚都不利于应力的释放，通过测试，第二AlN层202的厚度在30nm～60nm这一范围内，能够较好地匹配厚度在10nm～40nm这一范围的第一AlN层201，使应力得到充分的释放。
作为示例，本公开实施例中，第二AlN层202的厚度为40nm。
如图1所示，在第一AlN缓冲层20和n型AlGaN层40之间，还生长有第二AlN缓冲层30。第二AlN缓冲层30为高温缓冲层，其生长温度比第一AlN层201和第二AlN层202都要高。在第一AlN缓冲层20上能够生长出质量较好的第二AlN缓冲层30，为后续的生长提供良好的基础，有利于提高外延片的晶体质量。
可选地，第二AlN缓冲层30的厚度为1μm～5μm。第二AlN缓冲层30的厚度会影响外延片的质量，若第二AlN缓冲层30的厚度过薄，则会导致第二AlN缓冲层30的表面较为疏松和粗糙，不能为后续结构的生长提供一个好的模板，在这一厚度范围中，第二AlN缓冲层30厚度的表面较为致密和平整，有利于后续结构的生长。
作为示例，本公开实施例中，第二AlN缓冲层30的厚度为3μm。
可选地，n型AlGaN层40的厚度可以为600nm～800nm，在本公开实施例中，n型AlGaN层40的厚度为700nm。
可选地，n型AlGaN层40中Si的掺杂浓度为1017cm-3～1018cm-3。Si的掺杂浓度过高会降低晶体质量，导致缺陷的增加，Si的掺杂浓度过低会降低n型AlGaN层40的电导率。将Si的掺杂浓度控制在1017cm-3～1018cm-3，能够使n型AlGaN层40具有较好的晶体质量，同时也具有足够的电导率。
作为示例，在本公开实施例中，n型AlGaN层40中，Si的掺杂浓度为5×1017cm-3。
可选地，多量子阱层50包括3～8个AlxGa1-xN量子阱层501和AlyGa1-yN量子垒层502，其中0＜x＜y＜1。即多量子阱层50包括交替层叠的3～8个周期的AlxGa1-xN量子阱层501和AlyGa1-yN量子垒层502。
作为示例，本公开实施例中，多量子阱层50包括交替层叠的5个周期的AlxGa1-xN量子阱层501和AlyGa1-yN量子垒层502。
可选地，AlxGa1-xN量子阱层501的厚度可以为2nm～4nm。AlyGa1-yN量子垒层502的厚度可以为9～14nm。
示例性地，本公开实施例中，AlxGa1-xN量子阱层501的厚度为3nm。AlyGa1-yN量子垒层502的厚度为11nm。
需要说明的是，图1中仅示出了多量子阱层50中的部分结构，并不用于限制AlxGa1-xN量子阱层501和AlyGa1-yN量子垒层502交替层叠的周期数，此外在生长多量子阱层50时，也可以先在n型AlGaN层40上生长AlyGa1-yN量子垒层502。
在本公开实施例中，p型层60包括依次层叠在多量子阱层50上的p型阻挡层601、p型AlGaN层602和p型GaN层603。p型阻挡层601、p型AlGaN层602和p型GaN层603均为Mg掺杂。
示例性地，p型阻挡层601为p型AlGaN阻挡层。
p型AlGaN阻挡层的厚度可以为5nm～15nm。作为示例，本公开实施例中，p型AlGaN阻挡层的厚度为10nm。若p型AlGaN阻挡层的厚度过薄，会降低对电子的阻挡作用，若p型AlGaN阻挡层的厚度过厚，则会增加p型AlGaN阻挡层对光的吸收，从而导致LED的发光效率降低。
在一些示例中，p型AlGaN层602的厚度为20nm～30nm。作为示例，本公开实施例中，p型AlGaN层602的厚度为25nm。
可选地，p型GaN层603的厚度可以为20nm～70nm。作为示例，本公开实施例中，p型GaN层603的厚度为50nm。
图2是本公开实施例提供的一种深紫外发光二极管的外延片的制造方法的流程图。该方法用于制造图1所示的外延片。如图2所示，该制造方法包括：
S11：提供一衬底10。
S12：在衬底10上依次外延生长第一AlN缓冲层20、n型AlGaN层40、多量子阱层50和p型层60。
其中，第一AlN缓冲层20为周期性结构，周期性结构包括交替层叠的第一AlN层201和第二AlN层202。第一AlN层201采用物理气相沉积的方式生长，第二AlN层202采用金属有机化合物化学气相沉积的方式生长。在生长第一AlN层201时，向反应腔内通入氧气。
通过在衬底上生长第一AlN缓冲层，第一AlN缓冲层是第一AlN层和第二AlN层交替层叠的周期性结构。第一AlN层采用物理气相沉积的方式生长，物理气相沉积形成的第一AlN层结晶质量较好，从而能够在第一AlN层上生长出晶体质量也较好的第二AlN层。交替层叠的周期性结构能够释放晶格失配的应力，使得晶格失配产生的缺陷相互抵消和湮灭，减少穿透位错，改善第一AlN缓冲层的晶体质量，有利于提升深紫外发光二极管的光电性能。在生长第一AlN层时向反应腔内通入氧气，使得有一部分氧原子替代AlN中的氮原子，还有一部分氧原子会成为间隙原子，由于氧原子的半径比氮原子的半径大，这两部分氧原子会使AlN的晶格产生一定的畸变，增加AlN的晶格常数，缓解衬底和AlN的晶格失配，能够进一步减少缺陷，提高外延片的晶体质量，提高深紫外发光二极管的发光效率。
图3是本公开实施例提供的一种深紫外发光二极管的外延片的制造方法的流程图，该方法用于制造图1所示的外延片。下面结合附图4～附图10对图3提供的制造方法进行详细说明：
S21：提供一衬底10。
可选地，衬底10为蓝宝石衬底、硅衬底或碳化硅衬底。衬底10可以为平片衬底，也可以为图形化衬底。
作为示例，本公开实施例中，衬底10为蓝宝石衬底。蓝宝石衬底为一种常用衬底，技术成熟，成本低。具体可以为图形化蓝宝石衬底或蓝宝石平片衬底。
在步骤S21中，可以对蓝宝石衬底进行预处理，将蓝宝石衬底置于MOCVD反应腔中，对蓝宝石衬底进行烘烤处理12分钟～18分钟。作为示例，本公开实施例中，对蓝宝石衬底进行烘烤处理15分钟。
具体地，烘烤温度可以为1000℃～1200℃，烘烤时MOCVD反应腔内的压力可以为100mbar～200mbar。
S22：在衬底10上外延生长第一AlN缓冲层20。
如图4所示，在衬底10上生长有第一AlN缓冲层20。第一AlN缓冲层20为周期性结构，周期性结构包括交替层叠的第一AlN层201和第二AlN层202。第一AlN层201在PVD反应腔中生长，第二AlN层202在MOCVD反应腔中生长。
可选地，第一AlN缓冲层20的周期数为2～5。第一AlN缓冲层20中，交替层叠的第一AlN层201和第二AlN层202数量过少，对于位错缺陷的减少不明显，数量过多增大了制作工艺的复杂程度，增加了制作成本，并且在第一AlN层201和第二AlN层202的厚度固定的情况下，也会导致第一AlN缓冲层20的总厚度过大，增加第一AlN缓冲层20对于光线的吸收。
作为示例，本公开实施例中，第一AlN缓冲层20的周期数为5。
可选地，第一AlN层201的生长压力为5mtorr～10mtorr。生长压力会对溅射产生影响，在这一压力范围下能生长出质量较好的第一AlN层201。
示例性地，本公开实施例中，第一AlN层201的生长压力为7mtorr。
可选地，第一AlN层201的生长温度为500℃～700℃。示例性地，本公开实施例中，第一AlN层201的生长温度为600℃。
可选地，沿外延片生长的方向，生长各个第一AlN层201时，向反应腔内通入的氧气流量逐层递减。即越靠近衬底10的第一AlN层201，在生长时向反应腔内通入的氧气流量越大。向反应腔内通入氧气，能够使一部分氧原子替代AlN中的氮原子，一部分氧原子成为间隙原子，这两部分氧原子会使AlN的晶格产生一定的畸变，增加AlN的晶格常数，缓解衬底和AlN的晶格失配。但是采用的氧气流量越大，掺入AlN中的氧原子越多，掺入的氧原子过多会降低AlN本身的晶体质量。先采用较高的氧气流量生长，使较靠近衬底10的第一AlN层201中掺入较多的氧原子，有利于缓解衬底10和AlN之间的晶格适配，随着生长的进行，逐渐减小氧气的流量，降低掺入第一AlN层201中的氧原子数量，使生长出的AlN自身的晶体质量逐渐变好，有利于后续结构的生长。
作为示例，本公开实施例中，沿外延片生长的方向，生长各个第一AlN层201时，氧气的流量逐层递减1sccm。生长相邻两层第一AlN层201时的氧气流量相差过大不利于AlN晶体质量的逐渐过渡。
可选地，氧气的流量为1sccm～5sccm。过高的氧气流量会大大降低AlN自身的晶体质量，使得必须设置很多个第一AlN层201，才能使AlN的晶体质量逐渐变好。氧气流量过小难以充分缓解衬底10与AlN之间的晶格失配。
在生长第一AlN层201时，还向反应腔通入氮气，氮气的流量为100sccm～200sccm。
可选地，最靠近衬底10的第一AlN层201的溅射功率为2000W～5000W。
可选地，沿外延片生长的方向，各个第一AlN层201的溅射功率逐层递增。溅射功率越高，AlN沉积的速率越快，所形成的AlN越致密，通过逐层提高溅射的功率，使得第一AlN缓冲层20中，越远离衬底10的第一AlN层201越致密，使形成的第二AlN层202晶体质量逐渐提高，有利于进一步释放应力，减少缺陷，有利于生长出晶体质量更好的后续结构。
可选地，相邻第一AlN层201的溅射功率相差280W～320W。溅射功率相差过大会导致相邻的第一AlN层201之间的致密程度变化过大，不利于释放应力和减少缺陷。
作为示例，本公开实施例中，相邻第一AlN层201的溅射功率相差300W。
作为一种示例，生长第一个第一AlN层201时的溅射功率为2500W，通入的氮气的流量为150sccm，通入的氧气流量为5sccm，生长时间为50s；生长第二个第一AlN层201时的溅射功率为2800W，通入的氮气的流量为150sccm，通入的氧气流量为4sccm，生长时间为50s；生长第三个第一AlN层201时的溅射功率为3100W，通入的氮气的流量为150sccm，通入的氧气流量为3sccm，生长时间为50s；生长第四个第一AlN层201时的溅射功率为3400W，通入的氮气的流量为150sccm，通入的氧气流量为2sccm，生长时间为50s；生长第五个第一AlN层201时的溅射功率为3900W，通入的氮气的流量为150sccm，通入的氧气流量为1sccm，生长时间为50s。
可选地，第一AlN层201的厚度为10nm～40nm。第一AlN层201的厚度设置的过薄，对于位错缺陷的减少作用比较小，对深紫外发光二极管的发光效率的提高作用不明显，第一AlN层201的厚度设置的过厚，会增加第一AlN层201对于光线的吸收。
作为示例，本公开实施例中，第一AlN层201的厚度为20nm。
可选地，第二AlN层202的生长压力为50mbar～100mbar。在这一压力范围下能生长出质量较好的第二AlN层202。
示例性地，本公开实施例中，第二AlN层202的生长压力为60mbar。
可选地，第二AlN层202的生长温度为1000℃～1200℃。示例性地，本公开实施例中，第二AlN层202的生长温度为1100℃。
可选地，第二AlN层202的厚度为30nm～60nm。第二AlN层202与第一AlN层201交替的周期结构能够释放晶格失配的应力，第一AlN层201和第二AlN层202需要具有合适的厚度才能更好地释放应力。第二AlN层202的厚度设置的过薄或过厚都不利于应力的释放，通过测试，第二AlN层202的厚度在30nm～60nm这一范围内，能够较好地匹配厚度在10nm～40nm这一范围的第一AlN层201，使应力得到充分的释放。
作为示例，本公开实施例中，第二AlN层202的厚度为40nm。
可选地，在生长第二AlN层202时，以氨气和三甲基铝作为反应物，Ⅴ/Ⅲ摩尔比为3000～4000。作为示例，本公开实施例中，Ⅴ/Ⅲ摩尔比为3500。使第二AlN层202呈三维生长。
示例性地，每个第二AlN层202的生长时间为100s。
S23：在第一AlN缓冲层20上外延生长第二AlN缓冲层30。
如图5所示，在第一AlN缓冲层20上生长有第二AlN缓冲层30。
其中，第二AlN缓冲层30的厚度为1μm～5μm。第二AlN缓冲层30的厚度会影响外延片的质量，若第二AlN缓冲层30的厚度过薄，则会导致第二AlN缓冲层30的表面较为疏松和粗糙，不能为后续结构的生长提供一个好的模板，在这一厚度范围中，第二AlN缓冲层30厚度的表面较为致密和平整，有利于后续结构的生长。
作为示例，本公开实施例中，第二AlN缓冲层30的厚度为3μm。
第二AlN缓冲层30的生长温度比第一AlN层201和第二AlN层202都高。可选地，第二AlN缓冲层30的生长温度为1200℃～1400℃。作为示例，本公开实施例中，第二AlN缓冲层30的生长温度为1300℃。
可选地，第二AlN缓冲层30的生长压力为40mbar～60mbar。作为示例，本公开实施例中，第二AlN缓冲层30的生长压力为50mbar。
第二AlN缓冲层30采用金属有机化合物化学气相沉积的方式生长，以氨气和三甲基铝作为反应物，Ⅴ/Ⅲ摩尔比为200～400。作为示例，本公开实施例中，Ⅴ/Ⅲ摩尔比为350，生长时间为5000s。
S24：在第二AlN缓冲层30上生长n型AlGaN层40。
如图6所示，在过渡层30上生长有n型AlGaN层40。
可选地，n型AlGaN层40的生长温度为1000℃～1100℃。作为示例，本公开实施例中，n型AlGaN层40的生长温度为1060℃。
可选地，n型AlGaN层40的生长压力可以为80mbar～110mbar。作为示例，本公开实施例中，n型AlGaN层40的生长压力为100mbar。
在生长n型AlGaN层40时，进行硅烷掺杂，n型AlGaN层40中的Si掺杂浓度可以为1017cm-3～1018cm-3。作为示例，本公开实施例中，n型AlGaN层40中的Si掺杂浓度为5×1017cm-3。
n型AlGaN层40的厚度可以为600nm～800nm，在本公开实施例中，n型AlGaN层40的厚度为700nm。
S25：在n型AlGaN层40上生长多量子阱层50。
如图7所示，在n型AlGaN层40上生长有多量子阱层50。
实现时，多量子阱层50可以包括交替层叠的多层AlxGa1-xN量子阱层501和多层AlyGa1-yN量子垒层502，其中0＜x＜y＜1。
可选地，AlxGa1-xN量子阱层501和AlyGa1-yN量子垒层502交替层叠的周期数可以为3～8。示例性地，本公开实施例中，AlxGa1-xN量子阱层501和AlyGa1-yN量子垒层502交替层叠的周期数为5。
需要说明的是，图7中仅示出了多量子阱层50中的部分结构，并不用于限制AlxGa1-xN量子阱层501和AlyGa1-yN量子垒层502交替层叠的周期数，此外在生长多量子阱层50时，也可以先在n型AlGaN层40上生长AlyGa1-yN量子垒层502。
可选地，AlxGa1-xN量子阱层501的厚度可以为2nm～4nm。AlyGa1-yN量子垒层502的厚度可以为9～14nm。
示例性地，本公开实施例中，AlxGa1-xN量子阱层501的厚度为3nm。AlyGa1-yN量子垒层502的厚度为11nm。
在生长完多量子阱层50之后，在多量子阱层50上生长p型层60，在本公开实施例中，p型层60包括依次层叠在多量子阱层50上的p型阻挡层601、p型AlGaN层602和p型GaN层603。p型阻挡层601、p型AlGaN层602和p型GaN层603均为Mg掺杂。p型层60的生长包括如下的步骤S26～S28。
S26：在多量子阱层50上生长p型阻挡层601。
如图8所示，在多量子阱层50上生长有p型阻挡层601。
可选地，p型阻挡层601可以为p型AlGaN阻挡层。
具体地，p型阻挡层601的生长温度可以为960℃～990℃，作为示例，本公开实施例中，p型阻挡层601的生长温度为980℃。
具体地，p型阻挡层601的生长压力可以为100mbar～200mbar。作为示例，本公开实施例中，p型阻挡层601的生长压力为150mbar。
可选地，p型阻挡层601的厚度可以为5nm～15nm。作为示例，本公开实施例中，p型阻挡层601的厚度为10nm。若p型阻挡层601的厚度过薄，会降低对电子的阻挡作用，若p型阻挡层601的厚度过厚，则会增加p型阻挡层601对光的吸收，从而导致LED的发光效率降低。
S27：在p型阻挡层601上生长p型AlGaN层602。
如图9所示，在p型阻挡层601上生长有p型AlGaN层602。
具体地，p型AlGaN层602的生长温度可以为880℃～920℃，作为示例，本公开实施例中，p型AlGaN层602的生长温度为900℃。
具体地，p型AlGaN层602的生长压力可以为180mbar～220mbar。作为示例，本公开实施例中，p型AlGaN层602的生长压力为200mbar。
可选地，p型AlGaN层602的厚度可以为20nm～30nm。作为示例，本公开实施例中，p型AlGaN层602的厚度为25nm。
S28：在p型AlGaN层602上生长p型GaN层603。
如图10所示，在p型AlGaN层602上生长有p型GaN层603。
可选地，p型GaN层603的生长温度可以为800℃～900℃。作为示例，本公开实施例中，p型GaN层603的生长温度为850℃。
可选地，p型GaN层603的生长压力可以为250mbar～350mbar。作为示例，本公开实施例中，p型GaN层603的生长压力为300mbar。
可选地，p型GaN层603的厚度可以为20nm～70nm。作为示例，本公开实施例中，p型GaN层603的厚度为50nm。
在生长p型阻挡层601、p型AlGaN层602和p型GaN层603时，以采用三甲基镓或三乙基镓作为镓源，采用二茂镁进行Mg掺杂。
S29：对外延片进行退火。
可选地，可以在氮气氛围下进行退火30分钟，结束外延片的生长。之后关闭加热系统和给气系统，待反应腔温度降低至室温。
在具体实现时，本公开实施例可以采用高纯H2或/和N2作为载气，采用TEGa或TMGa作为Ga源，TMIn作为In源，SiH4作为n型掺杂剂，TMAl作为铝源，Cp2Mg作为p型掺杂剂。
以上所述仅为本公开的可选实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种深紫外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(10)；
在所述衬底(10)上依次外延生长第一AlN缓冲层(20)、n型AlGaN层(40)、多量子阱层(50)和p型层(60)，其中，所述第一AlN缓冲层(20)为周期性结构，所述周期性结构包括交替层叠的第一AlN层(201)和第二AlN层(202)，所述第一AlN层(201)采用物理气相沉积的方式生长，所述第二AlN层(202)采用金属有机化合物化学气相沉积的方式生长，在生长所述第一AlN层(201)时，向反应腔内通入氧气。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，沿所述外延片生长的方向，生长各个所述第一AlN层(201)时，向反应腔内通入的氧气流量逐层递减。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，氧气的流量为1sccm～5sccm。
4.根据权利要求1～3任一项所述的制备方法，其特征在于，沿所述外延片生长的方向，各个所述第一AlN层(201)的溅射功率逐层递增。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，相邻所述第一AlN层(201)的溅射功率相差280W～320W。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，最靠近所述衬底(10)的所述第一AlN层(201)的溅射功率为2000W～5000W。
7.根据权利要求1～3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第一AlN层(201)的生长压力为5mtorr～10mtorr。
8.根据权利要求1～3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第二AlN层(202)的生长温度为1000℃～1200℃。
9.一种深紫外发光二极管的外延片，其特征在于，所述外延片包括衬底(10)和依次形成在所述衬底(10)上的第一AlN缓冲层(20)、n型AlGaN层(40)、多量子阱层(50)和p型层(60)，其中，所述第一AlN缓冲层(20)为周期性结构，所述周期性结构包括交替层叠的第一AlN层(201)和第二AlN层(202)，所述第一AlN层(201)采用物理气相沉积的方式生长，所述第二AlN层(202)采用金属有机化合物化学气相沉积的方式生长，在生长所述第一AlN层(201)时，向反应腔内通入氧气。
10.根据权利要求9所述的外延片，其特征在于，所述第一AlN层(201)和所述第二AlN层(202)交替层叠的周期数为2～5。
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