CN113451461B - 一种氮化镓基红光外延片结构及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种氮化镓基红光外延片结构及其制备方法，包括衬底结构及生长在所述衬底结构上的有源区发光层，所述有源区发光层包括：由量子阱层、富In层及垒层依次层叠设置的超晶格结构，所述富In层中In的含量大于所述量子阱层中In的含量。通过采用GaN基生长红光LED，在InGaN/GaN量子阱中插入富In层，使波长达到红光波段，可以在厚度上与蓝光LED及绿光LED保持在同一水平。同时，可以更好的将电子与空穴局域在量子阱中，从而提升发光效率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种氮化镓基红光外延片结构及其制备方法。
背景技术
微型发光二极管(Micro Light Emitting Diode，Micro-LED)技术是新一代的显示技术。相较于OLED，其色彩更容易准确调试，有更长的发光寿命与更加的材料稳定性等优点。
目前Micro-LED工艺中，红光LED一般采用GaAs衬底上外延AlInGaP，在厚度上一般大于10μm，而蓝光、绿光LED一般在蓝宝石衬底上外延GaN，厚度一般小于10μm(即红光LED与蓝光LED、绿光LED厚度不一致)，且红光LED发光效率低于蓝光LED和绿光LED的发光效率。
因此，如何提高红光LED的发光效率是亟需解决的问题。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种氮化镓基红光外延片结构及其制备方法，旨在提供一种能够使红光LED的发光效率提升的技术方案。
本发明的技术方案如下：
一种氮化镓基红光外延片结构，包括衬底结构及生长在所述衬底结构上的有源区发光层，其中，所述有源区发光层包括：由量子阱层、富In层及垒层依次层叠设置的超晶格结构，所述富In层中In的含量大于所述量子阱层中In的含量。
上述所述的氮化镓基红光外延片结构，通过在量子阱层及垒层之间插入富In层，使波长达到红光波段，可以在厚度上与蓝光LED及绿光LED保持在同一水平。同时，可以更好的将电子与空穴局域在量子阱中，从而提升发光效率。
可选地，所述的氮化镓基红光外延片结构，其中，所述量子阱层为InxGa1-xN，其中，0.1<x<0.35。
可选地，所述富In层包括：由InzGa1-zN层和InN层交替层叠设置的超晶格结构，其中，x<z<1。
可选地，所述的氮化镓基红光外延片结构，其中，在所述由InzGa1-zN层和InN层交替层叠设置的超晶格结构中，z的值沿着超晶格结构生长的方向增大。
可选地，所述的氮化镓基红光外延片结构，其中，所述富In层包括：由IngAl1-gN层和InN层交替层叠设置的超晶格结构，其中，0.35<g<1。
可选地，所述的氮化镓基红光外延片结构，其中，在所述由IngAl1-gN层和InN层交替层叠设置的超晶格结构中，g的值沿着超晶格结构生长的方向增大。
可选地，所述的氮化镓基红光外延片结构，其中，所述垒层包括：InyGa1-yN层，其中，0≤y<0，15且y<x。
可选地，所述的氮化镓基红光外延片结构，其中，所述垒层还包括：AlfGa1-fN层，所述AlfGa1-fN层和所述InyGa1-yN层层叠设置，其中，0<f<0.3。
可选地，所述的氮化镓基红光外延片结构，其中，所述氮化镓基红光外延片结构还包括：设置在所述衬底结构上的N型半导体层和P型半导体层，所述有源区发光层设置在所述N型半导体层和所述P型半导体层之间。
基于相同的发明构思，本发明还提供一种氮化镓基红光外延片结构的制备方法，其中，所述方法包括：
提供一衬底；
在所述底上依次生长N型半导体层、有源区发光层和P型半导体层；
其中，所述有源区发光层包括：由量子阱层、富In层及垒层依次层叠设置的超晶格结构，所述富In层中In的含量大于所述量子阱层中In的含量。
基于相同的发明构思，本发明还提供一种红光LED芯片，其中，包括如上所述的氮化镓基红光外延片结构。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种氮化镓基红光外延片结构的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的有源区发光层的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的富In层的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的富In层制备时，Ga源以脉冲形式通入的示意图；
图5为本发明实施例提供的富In层制备时，Al源以脉冲形式通入的示意图；
图6为本发明实施例提供的氮化镓基红光外延片结构降低极化电场的示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
微型发光二极管(Micro Light Emitting Diode，Micro-LED)技术是新一代的显示技术，其继承了无机LED的高效率、高亮度、高可靠性的特点，且更加节能、体积小、解析度高。
经发明人研究发现，现有的Micro-LED仍存在很多缺陷，如将红色、蓝色、绿色芯粒转移到显示面板上时，红色芯粒的良率低于蓝色、绿色芯粒的良率，且因为红光LED一般采用在GaAs衬底上外延AlInGaP，在厚度上一般大于10μm，而蓝绿光LED一般在蓝宝石衬底上外延GaN，厚度一般小于10μm(即红光LED与蓝、绿LED厚度不一致)，且红光LED的发光效率低于蓝、绿LED的发光效率。
基于此，本发明提供一种能够解决上述技术问题的方案，其详细内容将在后续实施例中得以阐述。
请参阅图1至图3，如图所示，本发明提供一种氮化镓基红光外延片结构，包括衬底结构，所述衬底结构包括衬底10，所述衬底10上依序向上生长有应力控制层20、N型电流扩展层30、有源区准备层40、有源区发光层50、电子阻挡层60、P型电流扩展层70以及P型欧姆接触层80，其中，所述有源区发光层50包括：由量子阱层51、富In层52及垒层53依次层叠设置的超晶格结构(所述超晶格结构指的是，两种晶格匹配很好的半导体材料交替地生长周期性结构)；所述富In层52为InzGa1-zN/InN或IngAl1-gN/InN，其中，(0<z<1)，(0.35<g<1)。容易理解的是，所述衬底结构包括衬底10、应力控制层20、N型电流扩展层30、有源区准备层40，其中，N型电流扩展层30、有源区准备层40也被称之为N型半导体层；电子阻挡层60、P型电流扩展层70以及P型欧姆接触层80也被称之为P型半导体层。
在本实施例中，所述衬底10可以为蓝宝石，硅衬底，氮化硅，氧化锌等。所述应力控制层20为未掺杂的GaN，N型电流扩展层30可以是掺杂硅的GaN,有源区准备层40可以是InGaN/GaN:Si超晶格结构(其中GaN:Si表示硅掺杂的GaN)，电子阻挡层60可以是镁掺杂的AlGaN、P型电流扩展层70可以是镁掺杂的GaN以及P型欧姆接触层80可以是镁掺杂的InGaN。
在本实施例中，通过在InGaN/GaN量子阱中插入富In层，使波长达到红光波段，可以在厚度上与蓝光LED及绿光LED保持在同一水平。同时，通过在InGaN/GaN量子阱中插入富In层，可以更好的将电子与空穴局域在量子阱中，从而提升发光效率。需要说明的是，InGaN/GaN表示在GaN层上生长InGaN层。
在本实施例的一种实施方式中，所述量子阱层可以为InxGa1-xN，其中，(0.1<x<0.35)，如量子阱层为In0.1Ga0.9N、In0.2Ga0.8N或In0.3Ga0.7N。该层的厚度可以是1nm至2nm，2nm至3nm，3nm至4nm，4nm至5nm，5nm至6nm。
在本实施例的一种实施方式中，所述富In层包括：由InzGa1-zN层和InN层交替层叠设置的超晶格结构，其中，x<z<1。所述富In层的厚度小于3nm，如0.5nm、0.1nm、0.2nm、0.25nm。
具体来说，在量子阱层生长后，外延生长InN层之前可以嵌入In组分逐渐增加的InzGa1-zN，如图3所示，作为举例图中521可以是In0.15Ga0.95N，522可以是InN，其中，521和522成对设置交替分布，形成超晶格结构。其中，z的值沿着超晶格结构的生长方向增大。也即是说In的组分沿着超晶格结构的生长方向增加的。
在本实施例的一种实施方式中，所述富In层包括由IngAl1-gN层和InN层交替层叠设置的超晶格结构，其中，0.35<g<1。即富In层所包括的超晶格结构还可以由IngAl1-gN层和InN层交替层叠设置形成。其中，g的值沿着超晶格结构的生长方向增大。
在本实施例中，InzGa1-zN或者IngAl1-gN的厚度小于1.5nm，通过在InN层之前嵌入In组分逐渐增高的InzGa1-zN或者IngAl1-gN，可以减少量子阱层与量子垒层之间的晶格失配，降低极化电场(如图6所示)，达到降低史塔克量子限制效应，从而提高发红光LED的光效率。需要说明的是，取值范围如0<x≤zn≤……≤z2≤z1<1中的省略号，表示富In层中InzGa1-zN可以有n多层。
在本实施例的一种实施方式中，所述垒层为InyGa1-yN或内嵌AlfGa1-fN层的InyGa1- yN层，其中，(0≤y<0.15)，(0<f<0.3)。如In0.1Ga0.9N，或嵌入Al0.2Ga0.7N层的In0.1Ga0.9N。
在本实施例中，所述垒层的厚度可以是7nm至8nm，8nm至9nm，9nm至10nm，10nm至11nm，11nm至12nm，12nm至13nm，13nm至14nm，14nm至15nm，15nm至16nm。
基于上述氮化镓基红光外延片结构，本发明还提供一种氮化镓基红光外延片结构的制备方法，所述方法包括步骤：
S10、提供一衬底。
具体来说，所述衬底可以包括但不限于为蓝宝石、硅衬底、氮化硅、氧化锌。所提供的衬底经预处理后备用。其中，对衬底的预处理包括，清洗、干燥、表面活化等。
S20、在所述衬底上依次生长N型半导体层、有源区发光层和P型半导体层；其中，所述有源区发光层包括：由量子阱层、富In层及垒层依次层叠设置的超晶格结构。
具体来说，在有机金属化学气相沉积(MOCVD)设备中进行，在所述蓝宝石衬底上依序生长出应力控制层(未掺杂的GaN)，N型电流扩展层(Si掺杂的GaN),有源区准备层(InGaN/GaN:Si超晶格结构)。其中，上述各层生长所采用的均为现有常用生长工艺，具体操作步骤以及各层的厚度等在此不做限定，在所述InGaN/GaN:Si超晶格结构上生长量子阱层(In0.2Ga0.8N)，该量子阱层的厚度可以是5nm，生长温度为650-800℃(即第一生长温度)，在该量子阱层上生长富In层，即生长如In0.5Ga0.5N层或In0.4Al0.6N层，In0.5Ga0.5N层或In0.4Al0.6N层上继续生长InN层，在InN层上生长InyGa1-yN或嵌入AlfGa1-fN层的InyGa1-yN。如在InN层上生长In0.1Ga0.9N或嵌入Al0.2Ga0.8N层的In0.1Ga0.9N。
在本实施例中，在所述垒层上生长镁掺杂的AlGaN层，在镁掺杂的AlGaN层上生长镁掺杂的GaN,在镁掺杂的GaN层上继续生长镁掺杂的InGaN。
在本实施例中，通过在InGaN/GaN量子阱中插入富In层，使波长达到红光波段，可以在厚度上与蓝光LED及绿光LED保持在同一水平。
在本实施例的一种实施方式中，在生长In层之前还可以嵌入多层膜层较薄的高In组分的InzGa1-zN层或IngAl1-gN层，以减少量子阱层与垒层之间的晶格适配，降低极化电场。
具体来说，在蓝宝石衬底上依序生长出未掺杂的GaN层、Si掺杂的GaN层、InGaN/GaN:Si超晶格、InGaN/GaN:Si超晶格、InxGa1-xN层后，在生长InN层之前，在所述InxGa1-xN层上先生长一层InzGa1-zN或IngAl1-gN，该InzGa1-zN或IngAl1-gN层的厚度小于1.5nm(如1nm)，生长温度为650-800℃(即所述的第二生长温度)。如先生长一层In0.5Ga0.5N，在所述In0.5Ga0.5N层上继续生长一层InN，该InN层厚度小于1.5nm，生长温度为650-800℃。接着在所述InN层上生长一层In0.5Ga0.5N，再在该In0.5Ga0.5N层上生长一层InN,如此交替生长多个循环，如3个循环后，再继续生长垒层、电子阻挡层以及P型层。需要说明的是，量子阱层生长时的温度、富In层的生长温度可以相同也可以不同。通常量子阱层的生长温度(记为T1)大于InzGa1-zN或IngAl1-gN层的生长温度(记为T21)，InzGa1-zN或IngAl1-gN层的生长温度大于垒层的生长温度(记为T22)。容易理解的是，650℃≤T22≤T21≤T1≤800℃。
基于上述的氮化镓基红光外延片结构，本发明实施例还提供一种红光LED芯片，所述红光LED芯片包括如上述所述的氮化镓基红光外延片结构。
在本实施例中，由于红光LED芯片中的有源区发光层中设置有富In层，使波长达到红光波段，可以在厚度上与蓝光LED及绿光LED保持在同一水平。同时，可以更好的将电子与空穴局域在量子阱中，从而提升红光的发光效率。
下面通过具体的制备实施例，来对本发明所提供的氮化镓基红光外延片结构的制备方法做进一步的解释说明。
首先在MOCVD反应室中将蓝宝石衬底加热到1300℃，在高纯度氢气下处理3分钟，然后降温到500℃生长GaN成核层，该层厚度约为25nm，然后升温至1200℃，以氢气作为载气，外延生长2微米厚的未掺杂的GaN，3微米厚的Si掺杂的GaN层，其中，Si浓度1×1017-1×1020。
然后降温至650℃，载气切换为氮气，在Si掺杂的GaN层上外延生长3微米厚的InGaN/GaN:Si超晶格，其中，Si的浓度为1×1016-1×1018。控制生长温度在650℃，在InGaN/GaN:Si超晶格层上外延生长1nm厚的In0.15Ga0.85N，在In0.15Ga0.85N层生长完毕后，保持NH3和In流量不变，以脉冲形式通入Ga源，如图4所示，外延生长1nm厚的In0.1Ga0.9N，控制生长温度为650℃，外延生长1nm厚的InN,升温至750℃，外延生长7nm厚的GaN(Si掺杂，Si的浓度为1×1016-1×1018)。
最后，升温至1000℃，氢气做载气外延生长20nm厚的p型AlGaN、100nm厚的p型GaN以及100nm厚的InGaN,镁掺杂的浓度1×1017-1×1019。
首先在MOCVD反应室中将硅衬底加热到1200℃，在高纯度氢气下处理5分钟，然后降温到550℃生长GaN成核层，该层厚度约为30nm，然后升温至1250℃，以氢气作为载气，外延生长3微米厚的未掺杂的GaN，4微米厚的Si掺杂的GaN层，其中，Si浓度1×1017-1×1020。
然后降温至700℃，载气切换为氮气，在Si掺杂的GaN层上外延生长5微米厚的InGaN/GaN:Si超晶格，其中，Si的浓度为1×1016-1×1018。控制生长温度在700℃，在InGaN/GaN:Si超晶格层上外延生长3nm厚的In0.2Ga0.8N，在In0.2Ga0.8N层生长完毕后，保持NH3和In流量不变，以脉冲形式通入Al源，如图5所示，外延生长1nm厚的In0.4Ga0.6N，控制生长温度为700℃，外延生长1nm厚的InN,升温至750℃，外延生长10nm厚的GaN(Si掺杂，Si的浓度为1×1016-1×1018)。
最后，升温至1100℃，氢气做载气外延生长25nm厚的p型AlGaN、150nm厚的p型GaN以及80nm厚的InGaN,镁掺杂的浓度1×1017-1×1019。
首先在MOCVD反应室中将蓝宝石衬底加热到1300℃，在高纯度氢气下处理3分钟，然后降温到500℃生长GaN成核层，该层厚度约为25nm，然后升温至1200℃，以氢气作为载气，外延生长2微米厚的未掺杂的GaN，3微米厚的Si掺杂的GaN层，其中，Si浓度1×1017-1×1020。
然后降温至650℃，载气切换为氮气，在Si掺杂的GaN层上外延生长3微米厚的InGaN/GaN:Si超晶格，其中，Si的浓度为1×1016-1×1018。控制生长温度在650℃，在InGaN/GaN:Si超晶格层上外延生长3nm厚的In0.2Ga0.8N，在In0.2Ga0.8N层生长完毕后，保持NH3和In流量不变，以脉冲形式通入Al源，如图5所示，外延生长1nm厚的In0.6Al0.4N，控制生长温度为650℃，外延生长1nm厚的InN,升温至750℃，外延生长13nm厚的嵌入Al0.2Ga0.8N的GaN(Si掺杂，Si的浓度为1×1016-1×1018)。
最后，升温至1000℃，氢气做载气外延生长20nm厚的p型AlGaN、100nm厚的p型GaN以及100nm厚的InGaN,镁掺杂的浓度1×1017-1×1019。
首先在MOCVD反应室中将蓝宝石衬底加热到1300℃，在高纯度氢气下处理3分钟，然后降温到500℃生长GaN成核层，该层厚度约为25nm，然后升温至1200℃，以氢气作为载气，外延生长2微米厚的未掺杂的GaN，3微米厚的Si掺杂的GaN层，其中，Si浓度1×1017-1×1020。
然后降温至650℃，载气切换为氮气，在Si掺杂的GaN层上外延生长3微米厚的InGaN/GaN:Si超晶格，其中，Si的浓度为1×1016-1×1018。控制生长温度在650℃，在InGaN/GaN:Si超晶格层上外延生长6nm厚的In0.3Ga0.7N，在In0.3Ga0.7N层生长完毕后，保持NH3和In流量不变，以脉冲形式通入Ga源，如图4所示，外延生长1nm厚的In0.8Ga0.2N，控制生长温度为650℃，外延生长1nm厚的InN,升温至750℃，外延生长16nm厚的嵌入Al0.2Ga0.8N的In0.1Ga0.9N(Si掺杂，Si的浓度为1×1016-1×1018)。
最后，升温至1000℃，氢气做载气外延生长20nm厚的p型AlGaN、100nm厚的p型GaN以及100nm厚的InGaN,镁掺杂的浓度1×1017-1×1019。
首先在MOCVD反应室中将蓝宝石衬底加热到1300℃，在高纯度氢气下处理3分钟，然后降温到500℃生长GaN成核层，该层厚度约为25nm，然后升温至1200℃，以氢气作为载气，外延生长2微米厚的未掺杂的GaN，3微米厚的Si掺杂的GaN层，其中，Si浓度1×1017-1×1020。
然后降温至650℃，载气切换为氮气，在Si掺杂的GaN层上外延生长3微米厚的InGaN/GaN:Si超晶格，其中，Si的浓度为1×1016-1×1018。控制生长温度在650℃，在InGaN/GaN:Si超晶格层上外延生长1nm厚的In0.15Ga0.85N，在In0.15Ga0.85N层生长完毕后，保持NH3和In流量不变，以脉冲形式通入Ga源，如图4所示，外延生长0.3nm厚的In0.1Ga0.9N，控制生长温度为650℃，外延生长0.2nm厚的InN,接着外延生长0.4nm厚的In0.15Ga0.85N，控制生长温度为650℃，外延生长0.3nm厚的InN,接着外延生长0.5nm厚的In0.2Ga0.8N，控制生长温度为650℃，外延生长0.4nm厚的InN,接着外延生长0.6nm厚的In0.25Ga0.75N，控制生长温度为650℃，外延生长0.5nm厚的InN，外延生长7nm厚的GaN(Si掺杂，Si的浓度为1×1016-1×1018)。
最后，升温至1000℃，氢气做载气外延生长20nm厚的p型AlGaN、100nm厚的p型GaN以及100nm厚的InGaN,镁掺杂的浓度1×1017-1×1019。
首先在MOCVD反应室中将蓝宝石衬底加热到1300℃，在高纯度氢气下处理3分钟，然后降温到500℃生长GaN成核层，该层厚度约为25nm，然后升温至1200℃，以氢气作为载气，外延生长2微米厚的未掺杂的GaN，3微米厚的Si掺杂的GaN层，其中，Si浓度1×1017-1×1020。
然后降温至650℃，载气切换为氮气，在Si掺杂的GaN层上外延生长3微米厚的InGaN/GaN:Si超晶格，其中，Si的浓度为1×1016-1×1018。控制生长温度在650℃，在InGaN/GaN:Si超晶格层上外延生长1nm厚的In0.15Ga0.85N，在In0.15Ga0.85N层生长完毕后，保持NH3和In流量不变，以脉冲形式通入Ga源，如图4所示，外延生长0.3nm厚的In0.1Ga0.9N，控制生长温度为650℃，外延生长0.2nm厚的InN,接着外延生长0.4nm厚的In0.15Ga0.85N，控制生长温度为650℃，外延生长0.3nm厚的InN,接着外延生长0.5nm厚的In0.2Ga0.8N，控制生长温度为650℃，外延生长0.4nm厚的InN,接着外延生长0.6nm厚的In0.25Ga0.75N，控制生长温度为650℃，外延生长0.5nm厚的InN。
接着保持NH3和In流量不变，以脉冲形式通入Al源，如图5所示，外延生长1.1nm厚的In0.6Al0.4N，控制生长温度为650℃，外延生长1nm厚的InN,升温至750℃，外延生长13nm厚的嵌入Al0.2Ga0.8N的GaN(Si掺杂，Si的浓度为1×1016-1×1018)。
最后，升温至1000℃，氢气做载气外延生长20nm厚的p型AlGaN、100nm厚的p型GaN以及100nm厚的InGaN,镁掺杂的浓度1×1017-1×1019。
综上所述，本发明提供了一种氮化镓基红光外延片结构及其制备方法，其中，包括衬底，所述衬底上依序向上生长有应力控制层、N型电流扩展层、有源区准备层、有源区发光层、电子阻挡层以及P型层，其中，所述有源区发光层包括：由量子阱层、富In层及垒层依次层叠设置的超晶格结构；所述富In层包括：由层叠设置的InN层和InzGa1-zN层，或包括层叠设置的InN层或IngAl1-gN层叠设置的超晶格结构，其中，(0<z<1)，(0.35<g<1)。通过采用GaN基生长红光LED，在InGaN/GaN量子阱中插入富In层，使波长达到红光波段，可以在厚度上与蓝光LED及绿光LED保持在同一水平。
进一步，在富In层中，在In层前嵌入In组分逐渐增高的InzGa1-zN或者IngAl1-gN，可以减少量子阱层与量子垒层之间的晶格失配，降低极化电场，达到降低史塔克量子限制效应，从而提高发红光LED的光效率。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种氮化镓基红光外延片结构，包括衬底结构及生长在所述衬底结构上的有源区发光层，其特征在于，所述有源区发光层包括：由量子阱层、富In层及垒层依次层叠设置的超晶格结构，所述富In层中In的含量大于所述量子阱层中In的含量；
所述富In层包括：由InzGa1-zN层和InN层交替层叠设置的超晶格结构或由IngAl1-gN层和InN层交替层叠设置的超晶格结构，其中，x<z<1，0.35<g<1。
2.如权利要求1所述的氮化镓基红光外延片结构，其特征在于，所述量子阱层为InxGa1- xN，其中，0.1<x<0.35。
3.如权利要求1所述的氮化镓基红光外延片结构，其特征在于，在所述由InzGa1-zN层和InN层交替层叠设置的超晶格结构中，z的值沿着超晶格结构生长的方向增大。
4.如权利要求3所述的氮化镓基红光外延片结构，其特征在于，在所述由IngAl1-gN层和InN层交替层叠设置的超晶格结构中，g的值沿着超晶格结构生长的方向增大。
5.如权利要求2-4任一项所述的氮化镓基红光外延片结构，其特征在于，所述垒层包括：InyGa1-yN层，其中，0≤y<0.15且y<x。
6.如权利要求5所述的氮化镓基红光外延片结构，其特征在于，所述垒层还包括：AlfGa1-fN层，所述AlfGa1-fN层和所述InyGa1-yN层层叠设置，其中，0<f<0.3。
7.如权利要求1-6任一所述的氮化镓基红光外延片结构，其特征在于，所述氮化镓基红光外延片结构还包括：设置在所述衬底上的N型半导体层和P型半导体层，所述有源区发光层设置在所述N型半导体层和所述P型半导体层之间。
8.一种氮化镓基红光外延片结构的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
提供一衬底；
在所述衬底上依次生长N型半导体层、有源区发光层和P型半导体层；其中，所述有源区发光层包括：由量子阱层、富In层及垒层依次层叠设置的超晶格结构，所述富In层中In的含量大于所述量子阱层中In的含量；
所述富In层包括：由InzGa1-zN层和InN层交替层叠设置的超晶格结构或由IngAl1-gN层和InN层交替层叠设置的超晶格结构，其中，x<z<1，0.35<g<1。
9.一种红光LED芯片，其特征在于，包括权利要求1-7任一所述的氮化镓基红光外延片结构。
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