CN113451471B - 一种红光发光二极管的外延片及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种红光发光二极管的外延片及其制备方法，通过将n型半导体层设计成铝元素的含量沿所述外延片的生长方向逐渐增加，铟元素的含量沿所述外延片的层叠方向逐渐降低的渐变层，搭配铝元素、铟元素的含量沿所述外延片的生长方向不变的固定层，使得在靠近多量子阱层一侧的势垒逐渐升高，可限制多阱量子层中用于辐射复合的电子及空穴向MQW区外的游离，限制空穴与电子在MQW中进行辐射复合减少非辐射复合，同时也有利于n层的电子向MQW区的流动，进而增加了流向MQW区域中复合的光子数，提升了发光效率。

Description

一种红光发光二极管的外延片及其制备方法
技术领域
本发明涉及发光二极管制备技术领域，特别涉及一种红光发光二极管的外延片及其制备方法。
背景技术
现有红光发光二极管(light emitting diode，简称LED)外延结构主要为在砷化镓(GaAs)衬底上生长n型GaAs缓冲层、n型分布式布拉格(distributed Bragg reflection简称DBR)反射层、n型限制层、多量子阱(MQW)发光层、p型限制层、p型磷化镓(GaP)电流扩展层。其中，p型限制层及n型限制层使得p区的空穴与n区的电子在MQW中复合发光，但是常规p型限制层及n型限制层在限制电子和空穴在MQW区域复合的同时又会阻挡p层空穴和n层电子向MQW区的流动，进而影响到发光效率。
因而，现有技术还有待改进和提高。
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红光发光二极管的外延片及其制备方法，旨在解决现有红光发光二极管发光效率低的问题。
本发明的技术方案如下：
一种红光发光二极管的外延片，其中，包括：依次层叠设置的n型半导体层、多量子阱层、p型半导体层；
所述n型半导体层包括第一n型限制层和第二n型限制层；
所述第一n型限制层包括铝元素和铟元素，所述第二n型限制层包括铝元素和铟元素；
所述第一n型限制层中铝元素的含量沿所述外延片生长的方向逐渐增加，铟元素的含量沿所述外延片的生长方向逐渐降低，所述第二n型限制层中铝元素、铟元素的含量沿所述外延片的生长方向不变。
可选地，所述的红光发光二极管的外延片，其中，所述第一n型限制层为掺n型杂质的AlaIn1-aP层，a的值沿所述外延片的生长方向从0.1逐渐增大到x，其中，0.3＜x＜0.7。
可选地，所述的红光发光二极管的外延片，其中，所述第二n型限制层为掺n型杂质的AlxIn1-xP层。
可选地，所述的红光发光二极管的外延片，其中，所述第一n型限制层的厚度为40-120nm。
可选地，所述的红光发光二极管的外延片，其中，所述p型半导体层包括依次层叠的第一p型限制层、第二p型限制层，所述第一p型限制层包括铝元素和铟元素，所述第二p型限制层包括铝元素和铟元素，所述第一p型限制层中铝元素、铟元素的含量沿所述外延片的生长方向不变，所述第二p型限制层中铝元素的含量沿所述外延片的生长方向逐渐降低，铟元素的含量沿所述外延片的生长方向逐渐增加。
可选地，所述的红光发光二极管的外延片，其中，所述第二p型限制层为掺p型杂质的AlbIn1-bP层，b的值沿所述外延片的生长方向逐渐从y减小到0.1，其中，0.3＜y＜0.7。
可选地，所述的红光发光二极管的外延片，其中，所述第一p型限制层为掺p型杂质的AlyIn1-yP的p层。
可选地，所述的红光发光二极管的外延片，其中，所述第一n型限制层的厚度为40-120nm。
可选地，所述的红光发光二极管的外延片，其中，所述n型半导体层还包括n型反射层，所述n型反射层为n型布拉格反射层。
可选地，所述的红光发光二极管的外延片，其中，所述外延片还包括：缓冲层和电流扩展层，所述缓冲层层叠在所述n型半导体之下，所述电流扩展层层叠在所述p型半导体层之上。
一种红光发光二极管的外延片的制备方法，其中，所述方法包括：
提供一衬底；
在所述衬底表面依次生长n型半导体层、多量子阱层及p型半导体层；
所述n型半导体层包括依次层叠的第一n型限制层、第二n型限制层，所述第一n型限制层中铝元素的含量沿所述外延片的层叠方向逐渐增加，铟元素的含量沿所述外延片的层叠方向逐渐降低，所述第二n型限制层中铝元素、铟元素的含量沿所述外延片的层叠方向不变。
可选地，所述的红光发光二极管的外延片的制备方法，其中，在所述衬底表面生长n型半导体层，具体包括：
控制通入的气态铝的摩尔流量在所述缓冲层上生长掺n型杂质的AlaIn1-aP层，a的值沿所述外延片的生长方向逐渐从0.1增大到x，其中，0.3＜x＜0.7；
在所述掺n型杂质的AlaIn1-aP层上生长掺n型杂质的AlxIn1-xP层。
可选地，所述的红光发光二极管的外延片的制备方法，其中，所述掺n型杂质的AlxIn1-xP层的厚度为40-120nm。
可选地，所述n型半导体层还包括n型反射层，所述n型反射层生长在所述第一n型限制层之下。
可选地，在所述衬底与所述n型半导体层之间生长有缓冲层及在所述p型半导体层之上生长有电流扩展层。
可选地，所述的红光发光二极管的外延片的制备方法，其中，所述p型半导体层包括依次层叠的第一p型限制层、第二p型限制层，所述第一p型限制层包括铝元素和铟元素，所述第二p型限制层包括铝元素和铟元素，所述第一p型限制层中铝元素、铟元素的含量沿所述外延片的生长方向不变，所述第二p型限制层中铝元素的含量沿所述外延片的生长方向逐渐降低，铟元素的含量沿所述外延片的生长方向逐渐增加。
可选地，所述的红光发光二极管的外延片的制备方法，其中，在所述多量子阱层表面生长p型半导体层，具体包括：
控制通入的气态铝的摩尔流量在所述多量子阱层上生长掺p型杂质的AlyIn1-yP层，其中，0.3＜y＜0.7；
在所述掺p型杂质的AlyIn1-yP层上生长掺p型杂质的AlbIn1-bP层的p层，b的值沿所述外延片的生长方向逐渐从y减小到0.1。
可选地，所述的红光发光二极管的外延片的制备方法，其中，掺p型杂质的AlyIn1- yP的p层的厚度为40-120nm。
有益效果：本发明所提供的红光发光二极管的外延片，通过将n型半导体层设计成铝元素的含量沿所述外延片的生长方向逐渐增加，铟元素的含量沿所述外延片的层叠方向逐渐降低的渐变层(第一n型限制层)搭配铝元素、铟元素的含量沿所述外延片的生长方向不变的固定层(第二n型限制层)，使得在靠近多量子阱层一侧的势垒逐渐升高，可限制多阱量子层中用于辐射复合的电子及空穴向MQW区外的游离，限制空穴与电子在MQW中进行辐射复合减少非辐射复合，同时也有利于n层的电子向MQW区的流动，进而增加了流向MQW区域中复合的光子数，提升了发光效率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种红光发光二极管的外延片的结构示意图。
图2为本发明实施例提供的又一种红光发光二极管的外延片的结构示意图。
图3为本发明实施例提供的又一种红光发光二极管的外延片的结构示意图。
图4为本发明实施例提供的一种红光发光二极管的外延片的制备方法流程图。
具体实施方式
本发明提供一种红光发光二极管的外延片及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施方式对本发明作进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本发明所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
请参考图1，本发明所提供的红光发光二极管的外延片包括：依次层叠设置的n型半导体层13、多量子阱层14、p型半导体层15；所述n型半导体层13包括第一n型限制层130和第二n型限制层131；所述第一n型限制层130包括铝元素和铟元素，所述第二n型限制层131包括铝元素和铟元素；所述第一n型限制层130中铝元素的含量沿所述外延片生长的方向逐渐增加，铟元素的含量沿所述外延片的生长方向逐渐降低，所述第二n型限制层131中铝元素、铟元素的含量沿所述外延片的生长方向不变。
现有的红光发光二极管的外延片，常规n型限制层在限制多量子阱层中的电子和空穴在多量子阱区间复合时，也会阻挡n层电子向多量子阱层的流动，影响到进入多量子阱层的电子数，进而影响红光发光二极管的发光效率。
为了解决上述问题，本实施方式中将n型半导体层设计成铝、铟元素含量渐变的渐变限制层和铝、铟元素含量固定的限制层，通过在渐变限制层靠近多量子阱层方向设置一层一定厚度的铝、铟元素含量固定的限制层可获得逐渐升高的势垒从而阻挡住多量子阱层中空穴和电子向外游离，提升红光发光二极管的发光效率。
在一种或多种实施方式中，所述第一n型限制层为掺n型杂质的AlaIn1-aP层，a的值沿所述外延片的生长方向从0.1逐渐增大到x，其中，0.3＜x＜0.7。
具体地，所述掺n型杂质的AlaIn1-aP层，其中所掺n型杂质可以通过掺入硅烷或者二乙基碲(DETe)来实现，掺杂浓度以及掺杂实施的工艺步骤为现有技术，在此不做限定。
在沿所述外延片的生长方向上，第一n型限制层中Al元素的含量逐渐增加，例如在开始生长掺n型杂质的AlaIn1-aP层时，首先设置铝元素组分a值为0.1，通过逐渐增加用于反应的气态铝元素的流量，使铝元素组分a的值逐渐增大到x，其中x的取值范围可以是0.3至0.5或者0.5至0.7。将限制层中铝元素的组分设置为0.3至0.5或者0.5至0.7可限制空穴与电子在多量子阱层14中进行辐射复合减少非辐射复合，同时其n型限制层势磊逐渐升高也有利于n层的电子向多量子阱层14区的流动，进而增加了流向MQW区域中复合的光子数，提升发光效率。
在一种或多种实施方式中，所述第二n型限制层为掺n型杂质的AlxIn1-xP层。
具体地，在掺n型杂质的AlaIn1-aP层生长完成后，接着在其表面上继续生长一层掺n型杂质的AlxIn1-xP层，其中，铝元素组分x的取值范围可以是0.3至0.7。即在掺n型杂质的AlaIn1-aP层中铝元素组分a值增加到预定值后，控制用于反应的气态铝元素的流量不变，在掺n型杂质的AlaIn1-aP层上生长一定厚度的掺n型杂质的AlxIn1-xP层。例如掺n型杂质的AlaIn1-aP层中a值由0.1逐渐增加到0.4(Al0.4In0.6P)，接着在Al0.4In0.6P层表面上生长一定厚度的Al0.4In0.6P或者Al0.6In0.4P，则n型半导体层由Al0.6In0.4P叠设在Al0.4In0.6P层上构成。
在一种或多种实施方式中，所述第一n型限制层的厚度可以为40nm至50nm，50nm至60nm，60nm至70nm，70nm至80nm，80nm至90nm，90nm至100nm，100nm至110nm，110nm至120nm。
在一种或多种实施方式中，所述第二n型限制层的厚度可以为40nm至50nm，50nm至60nm，60nm至70nm，70nm至80nm，80nm至90nm，90nm至100nm，100nm至110nm，110nm至120nm。
将第一n型限制层和第二n型限制层的厚度设置为以上范围可以保证n型限制层的生长质量，从而保证红光发光二极管的外延片的整体质量。
需要说明的是，在具体实施时第一n型限制层的厚度可以与第二n型限制层的厚度相同，也可以不相同。
请参考图2，本发明还提供了另外一种红光发光二极管的外延片包括，依次层叠设置的n型半导体层13、多量子阱层14、p型半导体层15；所述n型半导体层13包括第一n型限制层130和第二n型限制层131；所述第一n型限制层130包括铝元素和铟元素，所述第二n型限制层131包括铝元素和铟元素；所述第一n型限制层130中铝元素的含量沿所述外延片生长的方向逐渐增加，铟元素的含量沿所述外延片的生长方向逐渐降低，所述第二n型限制层131中铝元素、铟元素的含量沿所述外延片的生长方向不变。所述p型半导体层15包括依次层叠的第一p型限制层150、第二p型限制层151，所述第一p型限制层150包括铝元素和铟元素，所述第二p型限制层151包括铝元素和铟元素，所述第一p型限制层150中铝元素、铟元素的含量沿所述外延片的生长方向不变，所述第二p型限制层151中铝元素的含量沿所述外延片的生长方向逐渐降低，铟元素的含量沿所述外延片的生长方向逐渐增加。
本实施方式中，将n型半导体层13设计成铝元素的含量沿所述外延片的生长方向逐渐增加，铟元素的含量沿所述外延片的层叠方向逐渐降低的渐变层(第一n型限制层130)搭配铝元素、铟元素的含量沿所述外延片的生长方向不变的固定层(第二n型限制层131)，以及将p型半导体层15设计成铝元素、铟元素的含量沿所述外延片的生长方向不变的固定层(第一p型限制层150)搭配铝元素的含量沿所述外延片的生长方向逐渐降低，铟元素的含量沿所述外延片的层叠方向逐渐增加的渐变层(第二p型限制层151)，可限制空穴与电子在多量子阱层14中进行辐射复合减少非辐射复合，同时使得靠近多量子阱层14两侧的势垒逐渐升高(即n型限制层的势垒沿所述外延片生长方向逐渐升高及p型限制层的势垒沿所述外延片生长方向逐渐减小)的设计也有利于n型半导体层的电子和p型半导体层的空穴向多量子阱层14区的流动，进而增加了流向多量子阱层14区域中复合的光子数，提升发光效率。
在一种或多种实施方式中，所述第二p型限制层为掺p型杂质的AlbIn1-bP层，b的值沿所述外延片的生长方向逐渐从y减小到0.1，其中，0.3＜y＜0.7。
具体地，所述掺p型杂质的AlbIn1-bP层，其中p型杂质可以通过掺入二茂镁(CP2Mg)、四溴甲烷(CBr4)或者二乙基锌(DEZn)来实现。掺杂浓度以及掺杂实施的工艺步骤为现有技术，在此不做限定。
在沿所述外延片的生长方向上，所述第一p型限制层中铝元素、铟元素的含量不变，也就是说，该层中铝元素与铟元素均匀分布。
在沿所述外延片的生长方向上，所述第二p型限制层中铝元素的含量沿所述外延片的生长方向逐渐降低，铟元素的含量沿所述外延片的生长方向逐渐增加。在多量子阱层14的上表面先生长一层掺p型杂质的铝元素组分为y的AlyIn1-yP层，通过逐渐减少用于反应的气态铝元素的流量，使铝元素组分由y逐渐降低至0.1。其中，y的取值范围为0.3至0.5或者0.5至0.7。例如在多量子阱层14的上表面先生长一层掺p型杂质的铝元素组分为0.5的Al0.5In0.5P层，通过逐渐减少用于反应的气态铝元素的流量，使铝元素组分由0.5逐渐降低至0.1。
在一种实施方式中，所述第一p型限制层的厚度可以为40nm至50nm，50nm至60nm，60nm至70nm，70nm至80nm，80nm至90nm，90nm至100nm，100nm至110nm，110nm至120nm。
在一种实施方式中，所述第二p型限制层的厚度可以为40nm至50nm，50nm至60nm，60nm至70nm，70nm至80nm，80nm至90nm，90nm至100nm，100nm至110nm，110nm至120nm。
需要说明的是，在具体实施时第一p型限制层的厚度可以与第二p型限制层的厚度相同，也可以不相同。
在本实施方式中，所述n型半导体层和p型半导体层都有一层是Al组分渐变的，一层是Al组分固定的。该方式所制备的限制层，对于四元系红光，如只有Al组分渐变的AlInP限制层，则多量子阱层中的空穴和电子仍然较容易游离出多量子阱层，在组分渐变后靠近多量子阱层方向设置一层一定厚度的AlInP层，从而在多量子阱层的两侧可获得较高的势垒阻挡住空穴和电子向多量子阱层外的游离。
如图3所示，在一种或多种实施方式中，所述n型半导体层13还包括n型反射层132，所述n型反射层132为n型布拉格反射层。所述n型布拉格反射层的厚度可以是500nm至700nm，700nm至900nm，900nm至1100nm。
在一种或多种实施方式中，所述外延片还包括：缓冲层11和电流扩展层16，所述缓冲层11层叠在所述n型半导体层13之下，所述电流扩展层16层叠在所述p型半导体层15之上。
在本实施方式中，所述缓冲层11可以为n型GaAs缓冲层。该缓冲层的厚度可以是90nm至100nm，100nm至110nm，110nm至120nm，120nm至130nm，130nm至140nm，140nm至150nm，150nm至160nm，160nm至170nm。
所述电流扩展层16可以是GaP电流扩展层，该电流扩展层的厚度可以是1500nm至1700nm，1700nm至1900nm，1900nm至2100nm，2100nm至2300nm，2300nm至2500nm。
如图4所示，基于相同的发明构思，本发明还提供一种红光发光二极管的外延片的制备方法，所述方法包括：
S10、提供一衬底；
S20、在所述衬底表面依次生长n型半导体层、多量子阱层及p型半导体层；
所述n型半导体层包括依次层叠的第一n型限制层、第二n型限制层，所述第一n型限制层中铝元素的含量沿所述外延片的层叠方向逐渐增加，铟元素的含量沿所述外延片的层叠方向逐渐降低，所述第二n型限制层中铝元素、铟元素的含量沿所述外延片的层叠方向不变。
具体地，所述衬底为砷化镓GaAs衬底，将该衬底清洗干净干燥后放入金属有机物化学气相淀积(MOCVD)设备的反应室中，控制反应室温度，将气态的铝源和铟源通入反应室，在所述衬底表面生长出n型半导体层，通过控制通入的铝源和铟源的摩尔流量来控制n型半导体层中铝元素和铟元素的含量。在n型半导体层制备完成后依次制备出多量子阱层和p型半导体层，得到红光发光二极管的外延片。
在本实施方式中，调节通入反应室中气态铝源的流量(逐渐增大)，在衬底表面生长一层铝元素的含量沿所述外延片生长的方向逐渐增加，铟元素的含量沿所述外延片的生长方向逐渐降低的n型限制层，当达到预定厚度时，调节气态铝源的流量再生长出一层一定厚度的铝元素、铟元素的含量沿所述外延片的生长方向不变的n型限制层。
在一些实施方式中，所述第一n型限制层为掺n型杂质的AlaIn1-aP层，a的值沿所述外延片的生长方向逐渐从0.1增大到x，其中，0.3＜x＜0.7；第二n型限制层为掺n型杂质的AlxIn1-xP层。
具体地，其制备方法可以是，提供一GaAs衬底，将所述GaAs衬底清洗干净干燥后放入MOCVD设备的反应室，设定反应室的温度为700-850℃，将气态的铝源、铟源及磷源同时通入到反应室，铝Al、铟In和磷P原子结合后在GaAs衬底的表面生长出AlaIn1-aP层，通过控制铝源、铟源及磷源的摩尔流量来控制Al组分a，同时通入硅烷或者二乙基碲形成n型掺杂。其中，a的初始值设置为0.1，逐渐增大铝源的通入量，使a值从0.1逐渐增加到预设值(如x)，所述预设值x可以是大于0.3小于0.7的数值，如0.4、0.5、0.6等。当AlaIn1-aP层达到一定的厚度时40-120nm(如80nm)，改变或者保持铝源的通入量，通入一段时间后，在AlaIn1-aP层上生长出AlxIn1-xP层，AlxIn1-xP层的厚度可以是40-120nm(如50nm)。
进一步，所述n型半导体层还包括n型反射层，所述n型反射层为DBR反射层。即在制备第一n型限制层之前先生长一层DBR反射层，用以提升红光LED外延片的发光效率。
在一些实施方式中，在所述衬底与所述n型半导体层之间生长有缓冲层及在所述p型半导体层之上生长有电流扩展层。即在GaAs衬底表面生长一层n型GaAs缓冲层，该缓冲层的厚度可以是150nm，在p型半导体层之上生长一层GaP电流扩展层，该GaP电流扩展层的厚度可以是2000nm。
进一步，本发明还提供另一种红光发光二极管的外延片的制备方法，即在上述制备红光发光二极管的外延片制备方法的基础之上，对p限制层的制备进行改进，将p半导体层设置为铝元素、铟元素的含量沿所述外延片的生长方向不变的第一p型限制层以及铝元素的含量沿所述外延片的生长方向逐渐降低，铟元素的含量沿所述外延片的生长方向逐渐增加的第二p型限制层。
在本实施方式中，所述第二p型限制层为在所述多量子阱层上生长掺p型杂质的AlbIn1-bP层，b的值沿所述外延片的生长方向逐渐从y减小到0.1，其中，0.3＜y＜0.7；所述第一p型限制层为掺p型杂质的AlbIn1-bP层上生长掺p型杂质的AlyIn1-yP的p层。
下面通过一具体实施方例对本发明所提供的上述制备方法做进一步的解释说明。
提供一GaAs衬底，将其处理干净后放入MOCVD设备的反应室中，设定反应室温度为750℃，将气态的铝源、铟源及磷源同时通入到反应室，铝Al、铟In和磷P原子结合后在GaAs衬底的表面生长出厚度为80nm的Al0.5In0.5P层，再控制通入的铝源的流量保持不变，生长出60nm厚的Al0.5In0.5P层，同时通入硅烷或者二乙基碲形成n型掺杂；系统气流切换接着在Al0.5In0.5P层上生长出450nm厚的多量子阱层，切换通入气流调节铝源的通入量，同时通入二茂镁在该多量子阱层表面生长p掺杂的厚度为100nm的Al0.6In0.4P，接着逐渐减少通入的铝源的流量，生长出厚度为40nm的铝组分从0.6到0.1的Al0.1In0.9P层，切换系统气源最后在Al0.1In0.9P层上生长出厚度为2000nm的p型GaP电流扩散层，得到红光发光二极管的外延片。
综上所述，本发明所提供的一种红光发光二极管的外延片及其制备方法，通过将n型半导体层设计成铝元素的含量沿所述外延片的生长方向逐渐增加，铟元素的含量沿所述外延片的层叠方向逐渐降低的渐变层，搭配铝元素、铟元素的含量沿所述外延片的生长方向不变的固定层，以及将p型半导体层设计成铝元素、铟元素的含量沿所述外延片的生长方向不变的固定层，搭配铝元素的含量沿所述外延片的生长方向逐渐降低，铟元素的含量沿所述外延片的层叠方向逐渐增加的渐变层，可限制空穴与电子在多量子阱层中进行辐射复合减少非辐射复合。同时使得靠近多量子阱层两侧的势垒逐渐升高的设计也有利于n型半导体层的电子和p型半导体层的空穴向多量子阱层区的流动，进而增加了流向多量子阱层区域中复合的光子数，提升发光效率。
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本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (15)

1.一种红光发光二极管的外延片，其特征在于，包括：依次层叠设置的n型半导体层、多量子阱层、p型半导体层；
所述n型半导体层包括第一n型限制层和第二n型限制层；
所述第一n型限制层包括铝元素和铟元素，所述第二n型限制层包括铝元素和铟元素；
所述第一n型限制层中铝元素的含量沿所述外延片生长的方向逐渐增加，铟元素的含量沿所述外延片的生长方向逐渐降低，所述第二n型限制层中铝元素、铟元素的含量沿所述外延片的生长方向不变；
所述第一n型限制层为掺n型杂质的AlaIn1-aP层，a的值沿所述外延片的生长方向从0.1逐渐增大到x，其中，0.3＜x＜0.7；
所述第二n型限制层为掺n型杂质的AlxIn1-xP层；
所述第二n型限制层与所述多量子阱层接触。
2.根据权利要求1所述的红光发光二极管的外延片，其特征在于，所述第一n型限制层的厚度为40-120nm。
3.根据权利要求1-2任一项所述的红光发光二极管的外延片，其特征在于，所述p型半导体层包括依次层叠的第一p型限制层、第二p型限制层，所述第一p型限制层包括铝元素和铟元素，所述第二p型限制层包括铝元素和铟元素，所述第一p型限制层中铝元素、铟元素的含量沿所述外延片的生长方向不变，所述第二p型限制层中铝元素的含量沿所述外延片的生长方向逐渐降低，铟元素的含量沿所述外延片的生长方向逐渐增加；
所述第一p型限制层与所述多量子阱层接触。
4.根据权利要求3所述的红光发光二极管的外延片，其特征在于，所述第二p型限制层为掺p型杂质的AlbIn1-bP层，b的值沿所述外延片的生长方向逐渐从y减小到0.1，其中，0.3＜y＜0.7。
5.根据权利要求4所述的红光发光二极管的外延片，其特征在于，所述第一p型限制层为掺p型杂质的AlyIn1-yP的p层。
6.根据权利要求5所述的红光发光二极管的外延片，其特征在于，所述第一p型限制层的厚度为40-120nm。
7.根据权利要求1所述的红光发光二极管的外延片，其特征在于，所述n型半导体层还包括n型反射层，所述n型反射层为n型布拉格反射层。
8.根据权利要求1所述的红光发光二极管的外延片，其特征在于，所述外延片还包括：缓冲层和电流扩展层，所述缓冲层层叠在所述n型半导体层之下，所述电流扩展层层叠在所述p型半导体层之上。
9.一种红光发光二极管的外延片的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
提供一衬底；
在所述衬底表面依次生长n型半导体层、多量子阱层及p型半导体层；
所述n型半导体层包括依次层叠的第一n型限制层、第二n型限制层，所述第一n型限制层中铝元素的含量沿所述外延片的层叠方向逐渐增加，铟元素的含量沿所述外延片的层叠方向逐渐降低，所述第二n型限制层中铝元素、铟元素的含量沿所述外延片的层叠方向不变；
在所述衬底表面生长n型半导体层，具体包括：
控制通入的气态铝的摩尔流量在所述衬底上生长掺n型杂质的AlaIn1-aP层，a的值沿所述外延片的生长方向逐渐从0.1增大到x，其中，0.3＜x＜0.7；
在所述掺n型杂质的AlaIn1-aP层上生长掺n型杂质的AlxIn1-xP层。
10.根据权利要求9所述的红光发光二极管的外延片的制备方法，其特征在于，所述掺n型杂质的AlxIn1-xP层的厚度为40-120nm。
11.根据权利要求9所述的红光发光二极管的外延片的制备方法，其特征在于，所述n型半导体层还包括n型反射层，所述n型反射层生长在所述第一n型限制层之下。
12.根据权利要求9所述的红光发光二极管的外延片的制备方法，其特征在于，在所述衬底与所述n型半导体层之间生长有缓冲层及在所述p型半导体层之上生长有电流扩展层。
13.根据权利要求9-12任一所述的红光发光二极管的外延片的制备方法，其特征在于，所述p型半导体层包括依次层叠的第一p型限制层、第二p型限制层，所述第一p型限制层包括铝元素和铟元素，所述第二p型限制层包括铝元素和铟元素，所述第一p型限制层中铝元素、铟元素的含量沿所述外延片的生长方向不变，所述第二p型限制层中铝元素的含量沿所述外延片的生长方向逐渐降低，铟元素的含量沿所述外延片的生长方向逐渐增加。
14.根据权利要求13所述的红光发光二极管的外延片的制备方法，其特征在于，在所述多量子阱层表面生长p型半导体层，具体包括：
控制通入的气态铝的摩尔流量在所述多量子阱层上生长掺p型杂质的AlyIn1-yP层，其中，0.3＜y＜0.7；
在所述掺p型杂质的AlyIn1-yP层上生长掺p型杂质的AlbIn1-bP层的p层，b的值沿所述外延片的生长方向从y逐渐减小到0.1。
15.根据权利要求14所述的红光发光二极管的外延片的制备方法，其特征在于，掺p型杂质的AlyIn1-yP的p层的厚度为40-120nm。
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