CN113471343A - 基于ScAlGaN超强极化n型层的GaN绿光发光二极管及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于ScAlGaN超强极化n型层的GaN绿光发光二极管及其制备方法，其自下而上包括：c面蓝宝石衬底、高温AlN成核层、非故意掺杂GaN层、第一n型GaN层、第二n型GaN层、InyGa1‑yN/GaN多量子阱、AlzGa1‑zN电子阻挡层、p型GaN层和p型电极，两个n型GaN层之间增设有超强极化n型层，第一n型GaN层上部的一侧设有n型电极，该超强极化n型层采用ScAlGaN/GaN多层结构，每个ScAlGaN层和它上面的GaN层组合为一个周期。本发明增大了n型层中掺杂Si的电离率同时缓解了电流拥挤效应，提高了器件的发光效率和可靠性，可用于制作高效率的GaN基绿光发光设备。
Description
技术领域
本发明属于微电子技术领域，特别涉及一种GaN绿光发光二极管，可用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明的发光设备中。
技术背景
发光二极管LED被称为第四代照明光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等优点，广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景领域。目前我国已经开启淘汰白炽灯路线图，LED照明渗透率将不断提升，LED照明时代已经来临。
GaN作为直接带隙的宽禁带半导体材料，具有高电子饱和速度、高击穿电场的优点，且通过与In原子形成合金，其禁带宽度在0.65eV到3.4eV范围内可调，这对应于发光波长为365～1900nm包括整个可见光波段的发光波长。目前，蓝光GaN基LED的技术已经很成熟，其外量子效率可以达到80％。同时，红光LED主要以磷化物为主，技术也比较成熟。但是，GaN基LED在绿光波段效率下降严重，无法获得高亮度的绿光LED，作为RGB三原色的基本组成，获得高亮度绿光LED对全色显示以及高效率白光照明十分关键。
目前，常见的绿光LED包含n型GaN层、多量子阱、电子阻挡层和p型层等结构，其通过电子和空穴在多量子阱区域的辐射复合实现发光，其中n型层通常用均匀掺杂Si的GaN材料制作。但是Si在GaN材料中的电离率较低，导致电导率较低，影响了LED发光效率。
绿光LED除了n型层电导率较低的问题，还存在电流拥挤效应。由于目前大多数GaN基材料是在绝缘蓝宝石衬底上生长的，因此对于这种方法制备的绿光LED需要采用阴极和阳极在同一面的台面结构，对于这种结构，电流需要横向传输，为了选择电阻率最小的传输路径，电流会在台面边缘附近聚集从而产生电流拥挤效应。这种电流拥挤效应会影响有源区中电子-空穴对的辐射复合，使得器件发光不均匀。同时，电流拥挤效应还会增加LED的正向电压，致使器件结温升高，造成效率衰减，影响器件的可靠性。
发明内容
本发明的目的在于针对传统绿光LED的不足，提出一种基于ScAlGaN超强极化n型层的GaN绿光发光二极管及制备方法，以提高n型层的电导率，减小电流拥挤效应，提高器件的发光效率和可靠性。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
1.一种基于ScAlGaN超强极化n型层的GaN绿光发光二极管，其自下而上包括：c面蓝宝石衬底、高温AlN成核层、非故意掺杂GaN层、第一n型GaN层、第二n型GaN层、InyGa1-yN/GaN多量子阱、AlzGa1-zN电子阻挡层、p型GaN层和p型电极，第一n型GaN层上部的一侧设有n型电极，其特征在于：第一n型GaN层与第二n型GaN层之间增设有超强极化n型层，且该超强极化n型层采用ScAlGaN/GaN多层结构，以增大n型层中掺杂的Si电离率同时减小电流拥挤效应，提高器件的发光效率和可靠性。
进一步，所述的超强极化n型层所采用的ScAlGaN/GaN多层结构，其周期数为20～40，即ScAlGaN层和GaN层交替生长，每个ScAlGaN层和它上面的GaN层组合起来作为一个周期，且每个ScAlGaN层的厚度为10～30nm，每个GaN层的厚度为10～30nm。
进一步，所述高温AlN成核层的厚度为25～45nm，所述非故意掺杂GaN层的厚度为1000～3000nm，所述第一n型GaN层的厚度为500～1500nm，所述第二n型GaN层的厚度为500～1500nm，所述的AlzGa1-zN电子阻挡层的厚度为50nm，z的调整范围为0.2～0.4，所述的p型GaN层的厚度为150nm～350nm。
进一步，所述的InyGa1-yN/GaN多量子阱，其周期数为20，每个周期的单层InyGa1-yN阱层和GaN垒层的厚度分别为3～8nm和12～18nm，In含量y的调整范围为0.2～0.3。
2.一种基于ScAlGaN超强极化n型层的GaN绿光发光二极管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)对蓝宝石衬底进行加热和高温氮化的预处理：
2)在预处理后的衬底上采用MOCVD工艺生长厚度为25～45nm的高温AlN成核层；
3)在AlN成核层上采用MOCVD工艺生长厚度为1000～3000nm的非故意掺杂GaN层；
4)在非故意掺杂GaN层上采用MOCVD工艺生长厚度为500～1500nm的第一n型GaN层；
5)在第一n型GaN层上采用MOCVD工艺生长ScwAlxGa1-w-xN/GaN超强极化n型层，其中，Sc含量x的调整范围为0.1～0.3，Al的含量范围为0.1～0.3，ScwAlxGa1-w-xN层的厚度为10～30nm，GaN层的厚度为10～30nm，周期数为20～40；
6)在超强极化n型层上采用MOCVD工艺生长厚度为500～1500nm的第二n型GaN层；
7)在第二n型GaN层上采用MOCVD工艺生长20个周期的InyGa1-yN/GaN多量子阱，每个周期的单层InyGa1-yN阱层和GaN垒层的厚度分别为3～8nm和12～18nm，In含量y的调整范围为0.2～0.3；
8)在InyGa1-yN/GaN多量子阱上采用MOCVD工艺生长厚度为50nm的AlzGa1-zN电子阻挡层，z的调整范围为0.2～0.4；
9)在AlzGa1-zN电子阻挡层上采用MOCVD工艺生长厚度为150nm～350nm的p型GaN层，并进行5～12min退火；
10)在退火完成后采用溅射金属的方法分别在第一n型GaN层上沉积n型电极，在p型GaN层上沉积p型电极，完成对绿光发光二极管的制作。
本发明与传统LED的制备方法相比，具有如下优点：
1.本发明的绿光发光二极管由于超强极化n型层采用掺杂Si的ScAlGaN/GaN多层结构，利用超强的极化效应增加了Si的电离率，提高了电导率，从而提高了器件的发光效率。
2.本发明的绿光发光二极管由于超强极化n型层采用ScAlGaN材料，其禁带宽度较大，可以使得电子更均匀的通过器件，缓解了电流拥挤效应，进一步提高器件的可靠性。
附图说明
图1是本发明基于ScAlGaN超强极化n型层的GaN绿光发光二极管的结构图；
图2是本发明制作图1二极管的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步详细说明。
参照图1，本发明的器件结构包括：c面蓝宝石衬底1、高温AlN成核层2、非故意掺杂GaN层3、第一n型GaN层4、超强极化n型层5、第二n型GaN层6、InyGa1-yN/GaN多量子阱7、AlzGa1-zN电子阻挡层8、p型GaN层9、p型电极10和n型电极11。其中，该高温AlN成核层2位于c面蓝宝石层1之上，其厚度为25～45nm；该非故意掺杂GaN层3位于高温AlN成核层2之上，其厚度为1000～3000nm，以提升n型GaN层的晶体质量；该第一n型GaN层4位于非故意掺杂GaN层3之上，其厚度为500～1500nm；该超强极化n型层5位于第一n型GaN层4之上，其采用周期数为20～40的ScAlGaN/GaN多层结构，即ScAlGaN层和GaN层交替生长，每个ScAlGaN层和它上面的GaN层组合起来作为一个周期，且每个ScAlGaN层的厚度为10～30nm，每个GaN层的厚度为10～30nm；该第二n型GaN层6位于超强极化n型层5之上，其厚度为500～1500nm；该InyGa1-yN/GaN多量子阱7位于第二n型GaN层6之上，共有20个周期，每个周期的单层InyGa1-yN阱层和GaN垒层的厚度分别为3～8nm和12～18nm；该AlzGa1-zN电子阻挡层8位于InyGa1-yN/GaN多量子阱7之上，其厚度为50nm；该p型GaN层9位于AlzGa1-zN电子阻挡层8之上，其厚度为150～350nm；电极包括p型电极10和n型电极11，分别位于第一n型GaN层4的一侧和p型GaN层9之上。
该InyGa1-yN/GaN多量子阱7中的In含量y的调整范围为0.2～0.3，不同In含量的量子阱可制备出发光波长不同的LED。
参照图2，本发明给出制备基于ScAlGaN超强极化n型层的GaN高效绿光发光二极管的三种实施例。
实施例1，制备发光波长为490nm的发光二极管。
步骤一，对衬底进行预处理。
1a)将c面蓝宝石衬底经过清洗之后，置于金属有机化学气相淀积MOCVD反应室中，将反应室的真空度降低至2×10-2Torr；向反应室通入氢气，在MOCVD反应室压力达到为400Torr条件下，将衬底加热到温度为900℃，并保持8min，完成对衬底基片的热处理；
1b)将热处理后的衬底置于温度为1000℃的反应室，通入流量为3500sccm的氨气，持续4min进行氮化，完成氮化。
步骤二，生长高温AlN成核层，如图2(a)。
在氮化后的衬底上采用MOCVD工艺，设置反应室温度为950℃，同时通入流量为3000sccm的氨气和流量为30sccm的铝源，在保持压力为20Torr的条件下生长厚度为25nm的高温AlN成核层。
步骤三，生长非故意掺杂GaN层，如图2(b)。
在AlN成核层上采用MOCVD工艺，设置反应室温度为950℃，同时通入流量为2500sccm的氨气和流量为150sccm的镓源这两种气体，在保持压力为30Torr的条件下生长厚度为3000nm的非故意掺杂GaN层。
步骤四，生长第一n型GaN层，如图2(c)。
在非故意掺杂GaN层上采用MOCVD工艺，设置反应室温度为1200℃，同时通入流量为2500sccm的氨气、流量为150sccm的镓源和流量为30sccm的硅源这三种气体，在保持压力为20Torr的条件下生长厚度为1500nm的第一n型GaN层。
步骤五，生长Sc0.1Al0.3Ga0.6N/GaN超强极化n型层，如图2(d)。
5a)在反应室温度为950℃、压力为40Torr的条件下，同时通入流量为2500sccm的氨气和流量为30sccm的硅源；
5b)再向反应室通入流量为100sccm的镓源，流量为30sccm的钪源，流量为200sccm的铝源，在第一n型GaN层的上方采用MOCVD工艺生长10nm的Sc0.1Al0.3Ga0.6N层；
5c)再向反应室通入流量为100sccm的镓源，在Sc0.1Al0.3Ga0.6N层上生长10nm的GaN层；
5d)重复5b)～5c)共生长40个周期的Sc0.1Al0.3Ga0.6N/GaN多层结构。
步骤六，生长第二n型GaN层，如图2(e)。
在Sc0.1Al0.3Ga0.6N/GaN超强极化n型层上采用MOCVD工艺，设置反应室温度为1200℃，同时通入流量为2500sccm的氨气、流量为150sccm的镓源和流量为30sccm的硅源这三种气体，在保持压力为20Torr的条件下生长厚度为500nm的第二n型GaN层。
步骤七，生长In0.2Ga0.8N/GaN多量子阱，如图2(f)。
7a)在反应室温度为1350℃、压力为20Torr的条件下，同时通入流量为1000sccm的氨气；
7b)再向反应室通入流量为130sccm的镓源，流量为150sccm的铟源，在Sc0.1Al-0.3Ga0.6N/GaN超强极化n型层的上方采用MOCVD工艺生长3nm的In0.2Ga0.8N阱层；
7c)再向反应室通入流量为120sccm的镓源，在In0.2Ga0.8N阱层上生长12nm的GaN垒层，每个阱层和垒层组成一个周期的In0.2Ga0.8N/GaN量子阱；
7d)重复7b)～7c)共生长20个周期的In0.2Ga0.8N/GaN量子阱。
步骤八，生长Al0.4Ga0.6N电子阻挡层，如图2(g)。
在In0.2Ga0.8N/GaN多量子阱上采用MOCVD工艺，设置反应室温度为1100℃，同时通入流量为1500sccm的氨气、流量为40sccm的镓源和流量为160sccm的铝源这三种气体，保持压力为20Torr的条件下生长厚度为50nm的Al0.4Ga0.6N电子阻挡层。
步骤九，生长p型GaN层，如图2(h)。
在Al0.4Ga0.6N电子阻挡层上采用MOCVD工艺，设置反应室温度为950℃，同时通入流量为2500sccm的氨气、流量为160sccm的镓源和流量为300sccm的镁源这三种气体，在保持压力为20Torr的条件下生长厚度为150nm的p型GaN层，生长完成后将MOCVD反应室温度维持在1000℃，在H2氛围下进行退火9min。
步骤十，淀积电极，如图2(i)。
将反应室温度维持在1000℃，在H2气氛下，退火9min，再采用溅射金属的方法分别在第一n型GaN层上沉积n型电极，在p型GaN层沉积p型电极，完成对绿光LED器件的制作。
实施例2，制备发光波长为520nm的发光二极管。
步骤1，对衬底进行预处理。
1.1)将c面蓝宝石衬底经过清洗之后，置于金属有机化学气相淀积MOCVD反应室中，将反应室的真空度降低至2×10-2Torr；向反应室通入氢气，在MOCVD反应室压力达到为500Torr条件下，将衬底加热到温度为950℃，并保持6min，完成对衬底基片的热处理；
1.2)将热处理后的衬底置于温度为1050℃的反应室，通入流量为4000sccm的氨气，持续3min进行氮化，完成氮化。
步骤2，生长高温AlN成核层，如图2(a)。
在氮化后的衬底上采用MOCVD工艺，设置反应室温度为1050℃，同时通入流量为3500sccm的氨气和流量为40sccm的铝源，在保持压力为40Torr的条件下生长厚度为35nm的高温AlN成核层。
步骤3，生长非故意掺杂GaN层，如图2(b)。
在AlN成核层上采用MOCVD工艺，设置反应室温度为1000℃，同时通入流量为3000sccm的氨气和流量为160sccm的镓源这两种气体，在保持压力为40Torr的条件下生长厚度为2000nm的非故意掺杂GaN层。
步骤4，生长第一n型GaN层，如图2(c)。
在非故意掺杂GaN层上采用MOCVD工艺，设置反应室温度为1250℃，同时通入流量为3000sccm的氨气、流量为200sccm的镓源和流量为40sccm的硅源这三种气体，在保持压力为40Torr的条件下生长厚度为1000nm的第一n型GaN层。
步骤5，生长Sc0.2Al0.2Ga0.6N/GaN超强极化n型层，如图2(d)。
5.1)在反应室温度为1000℃、压力为50Torr的条件下，同时通入流量为2700sccm的氨气和流量为40sccm的硅源；
5.2)再向反应室通入流量为150sccm的镓源，流量为40sccm的钪源，流量为175sccm的铝源，在第一n型GaN层的上方采用MOCVD工艺生长20nm的Sc0.2Al0.2Ga0.6N层；
5.3)再向反应室通入流量为150sccm的镓源，在Sc0.1Al0.3Ga0.6N层上生长20nm的GaN层；
5.4)重复5.2)～5.3)共生长30个周期的Sc0.2Al0.2Ga0.6N/GaN多层结构。
步骤6，生长第二n型GaN层，如图2(e)。
在Sc0.2Al0.2Ga0.6N/GaN超强极化n型层上采用MOCVD工艺，设置反应室温度为1250℃，同时通入流量为2750sccm的氨气、流量为160sccm的镓源和流量为40sccm的硅源这三种气体，在保持压力为40Torr的条件下生长厚度为1000nm的第二n型GaN层。
步骤7，生长In0.25Ga0.75N/GaN多量子阱，如图2(f)。
7.1)在反应室温度为1400℃、压力为40Torr的条件下，同时通入流量为1100sccm的氨气；
7.2)再向反应室通入流量为150sccm的镓源，流量为170sccm的铟源，在Sc0.2Al-0.2Ga0.6N/GaN超强极化n型层的上方采用MOCVD工艺生长5nm的In0.25Ga0.8N阱层；
7.3)再向反应室通入流量为130sccm的镓源，在In0.25Ga0.75N阱层上生长15nm的GaN垒层，每个阱层和垒层组成一个周期的In0.25Ga0.75N/GaN量子阱；
7.4)重复7.2)～7.3)共生长20个周期的In0.25Ga0.75N/GaN量子阱。
步骤8，生长Al0.3Ga0.7N电子阻挡层，如图2(g)。
在In0.25Ga0.75N/GaN多量子阱上采用MOCVD工艺，设置反应室温度为1050℃的，同时通入流量为1450sccm的氨气、流量为60sccm的镓源和流量为140sccm的铝源这三种气体，保持压力为40Torr的条件下生长厚度为50nm的Al0.3Ga0.7N电子阻挡层。
步骤9，生长p型GaN层，如图2(h)。
在Al0.3Ga0.7N电子阻挡层上采用MOCVD工艺，设置反应室温度为1050℃，同时通入流量为3000sccm的氨气、流量为170sccm的镓源和流量为250sccm的镁源这三种气体，在保持压力为40Torr的条件下生长厚度为250nm的p型GaN层，生长完成后将MOCVD反应室温度维持在1050℃，在H2氛围下进行退火7min。
步骤10，淀积电极，如图2(i)。
将反应室温度维持在1200℃，在H2气氛下，退火5min，再采用溅射金属的方法分别在第一n型GaN层上沉积n型电极，在p型GaN层沉积p型电极，完成对绿光LED器件的制作。
实施例3，制备发光波长为550nm的发光二极管。
步骤A，对衬底进行预处理。
将c面蓝宝石衬底经过清洗之后，置于金属有机化学气相淀积MOCVD反应室中，将反应室的真空度降低至2×10-2Torr；向反应室通入氢气，在MOCVD反应室压力达到为550Torr条件下，将衬底加热到温度为1000℃，并保持4min，完成对衬底基片的热处理；再将热处理后的衬底置于温度为1200℃的反应室，通入流量为4500sccm的氨气，持续2min进行氮化，完成氮化。
步骤B，生长高温AlN成核层，如图2(a)。
在氮化后的衬底上采用MOCVD工艺，设置反应室温度为1150℃，同时通入流量为4000sccm的氨气和流量为50sccm的铝源，在保持压力为60Torr的条件下生长厚度为45nm的高温AlN成核层。
步骤C，生长非故意掺杂GaN层，如图2(b)。
在AlN成核层上采用MOCVD工艺，设置反应室温度为1150℃，同时通入流量为3500sccm的氨气和流量为170sccm的镓源两种气体，在保持压力为60Torr的条件下生长厚度为1000nm的非故意掺杂GaN层。
步骤D，生长第一n型GaN层，如图2(c)。
在非故意掺杂GaN层上采用MOCVD工艺，设置反应室温度为1300℃，同时通入流量为3500sccm的氨气、流量为250sccm的镓源和流量为50sccm的硅源这三种气体，在保持压力为50Torr的条件下生长厚度为500nm的第一n型GaN层。
步骤E，生长Sc0.3Al0.1Ga0.6N/GaN超强极化n型层，如图2(d)。
E1)在反应室温度为1050℃、压力为60Torr的条件下，同时通入流量为2900sccm的氨气和流量为50sccm的硅源；再向反应室通入流量为200sccm的镓源，流量为50sccm的钪源，流量为150sccm的铝源，在第一n型GaN层的上方采用MOCVD工艺生长30nm的Sc0.3Al0.1Ga0.6N层；向反应室通入流量为200sccm的镓源，在Sc0.1Al0.3Ga0.6N层上生长30nm的GaN层。
E2)重复E1)共生长20个周期的Sc0.2Al0.2Ga0.6N/GaN多层结构。
步骤F，生长第二n型GaN层，如图2(e)。
在Sc0.3Al0.1Ga0.6N/GaN超强极化n型层上采用MOCVD工艺，设置反应室温度为1300℃，同时通入流量为3000sccm的氨气、流量为170sccm的镓源和流量为60sccm的硅源这三种气体，在保持压力为50Torr的条件下生长厚度为1500nm的第二n型GaN层。
步骤G，生长In0.3Ga0.7N/GaN多量子阱，如图2(f)。
G1)在反应室温度为1450℃、压力为60Torr的条件下，同时通入流量为1200sccm的氨气；再向反应室通入流量为170sccm的镓源，流量为190sccm的铟源，在Sc0.3Al-0.1Ga0.6N/GaN超强极化n型层的上方采用MOCVD工艺生长8nm的In0.25Ga0.8N阱层；再向反应室通入流量为140sccm的镓源，在In0.25Ga0.75N阱层上生长18nm的GaN垒层，每个阱层和垒层组成一个周期的In0.25Ga0.75N/GaN量子阱。
G2)重复G1)共生长20个周期的In0.3Ga0.7N/GaN量子阱。
步骤H，生长Al0.2Ga0.8N电子阻挡层，如图2(g)。
在In0.25Ga0.75N/GaN多量子阱上采用MOCVD工艺，设置反应室温度为1000℃，同时通入流量为1400sccm的氨气、流量为80sccm的镓源和流量为120sccm的铝源这三种气体，保持压力为60Torr的条件下生长厚度为50nm的Al0.2Ga0.8N电子阻挡层。
步骤I，生长p型GaN层，如图2(h)。
在Al0.2Ga0.8N电子阻挡层上采用MOCVD工艺，设置反应室温度为1150℃，同时通入流量为3500sccm的氨气、流量为180sccm的镓源和流量为200sccm的镁源这三种气体，在保持压力为60Torr的条件下生长厚度为350nm的p型GaN层，生长完成后将MOCVD反应室温度维持在1100℃，在H2氛围下进行退火5min。
步骤J，淀积电极，如图2(i)。
将反应室温度维持在1400℃，在H2气氛下，退火3min；再采用溅射金属的方法分别在第一n型GaN层上沉积n型电极，在p型GaN层沉积p型电极，完成对绿光LED器件的制作。
以上描述仅是本发明的三个具体实例，不构成对本发明的任何限制，显然对于本领域的专业人员来说，在了解本发明内容和原理后，都可能在不背离本发明的原理、结构的情况下，进行形式和细节上的各种修正和改变，但是这些基于本发明思想的修正和改变仍在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (13)
1.一种基于ScAlGaN超强极化n型层的GaN绿光发光二极管，其自下而上包括：c面蓝宝石衬底(1)、高温AlN成核层(2)、非故意掺杂GaN层(3)、第一n型GaN层(4)、第二n型GaN层(6)、InyGa1-yN/GaN多量子阱(7)、AlzGa1-zN电子阻挡层(8)、p型GaN层(9)和p型电极(10)，第一n型GaN层(4)上部的一侧设有n型电极(11)，其特征在于：第一n型GaN层(4)与第二n型GaN层(6)之间增设有超强极化n型层(5)，且该超强极化n型层(5)采用ScAlGaN/GaN多层结构，以增大n型层中掺杂的Si电离率同时减小电流拥挤效应，提高器件的发光效率和可靠性。
2.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于：所述的超强极化n型层(5)所采用的ScAlGaN/GaN多层结构，其周期数为20～40，即ScAlGaN层和GaN层交替生长，每个ScAlGaN层和它上面的GaN层组合起来作为一个周期，且每个ScAlGaN层的厚度为10～30nm，每个GaN层的厚度为10～30nm。
3.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于：
所述高温AlN成核层(2)的厚度为25～45nm。
所述非故意掺杂GaN层(3)的厚度为1000～3000nm。
所述第一n型GaN层(4)的厚度为500～1500nm。
所述第二n型GaN层(6)的厚度为500～1500nm。
所述的AlzGa1-zN电子阻挡层(8)的厚度为50nm，z的调整范围为0.2～0.4。
所述的p型GaN层(9)的厚度为150nm～350nm。
4.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于：所述的InyGa1-yN/GaN多量子阱(7)，其周期数为20，每个周期的单层InyGa1-yN阱层和GaN垒层的厚度分别为3～8nm和12～18nm，In含量y的调整范围为0.2～0.3。
5.一种基于ScAlGaN超强极化n型层的GaN绿光发光二极管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)对蓝宝石衬底(1)进行加热和高温氮化的预处理：
2)在预处理后的衬底上采用MOCVD工艺生长厚度为25～45nm的高温AlN成核层(2)；
3)在AlN成核层上采用MOCVD工艺生长厚度为1000～3000nm的非故意掺杂GaN层(3)；
4)在非故意掺杂GaN层上采用MOCVD工艺生长厚度为500～1500nm的第一n型GaN层(4)；
5)在n型GaN层上采用MOCVD工艺生长ScwAlxGa1-w-xN/GaN超强极化n型层(5)，其中，Sc含量x的调整范围为0.1～0.3，Al的含量范围为0.1～0.3，ScwAlxGa1-w-xN层的厚度为10～30nm，GaN层的厚度为10～30nm，周期数为20～40；
6)在超强极化n型层上采用MOCVD工艺生长厚度为500～1500nm的第二n型GaN层(6)；
7)在n型GaN层上采用MOCVD工艺生长20个周期的InyGa1-yN/GaN多量子阱(7)，每个周期的单层InyGa1-yN阱层和GaN垒层的厚度分别为3～8nm和12～18nm，In含量y的调整范围为0.2～0.3；
8)在InyGa1-yN/GaN多量子阱层上采用MOCVD工艺生长厚度为50nm的AlzGa1-zN电子阻挡层(8)，z的调整范围为0.2～0.4；
9)在AlzGa1-zN电子阻挡层上采用MOCVD工艺生长厚度为150nm～350nm的p型GaN层(9)，并进行5～12min退火；
10)在退火完成后采用溅射金属的方法分别在第一n型GaN层(4)上沉积n型电极(11)，在p型GaN层(9)上沉积p型电极(10)，完成对绿光发光二极管的制作。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：2)中采用的MOCVD工艺，是对反应室设置如下条件参数：
反应室温度为950℃～1150℃，
保持反应室压力为20Torr～60Torr，
向反应室中同时通入流量为3000sccm～4000sccm的氨气和流量为30sccm～50sccm的铝源这两种气体。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：3)中采用的MOCVD工艺，是对反应室设置如下条件参数：
反应室温度为950℃～1150℃，
保持反应室压力为30Torr～60Torr，
向反应室中同时通入流量为2500sccm～3500sccm的氨气和流量为150sccm～170sccm的镓源这两种气体。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：4)中采用的MOCVD工艺，是对反应室设置如下条件参数：
反应室温度为1200℃～1300℃，
保持反应室压力为20Torr～50Torr，
向反应室中同时通入流量为2500sccm～3500sccm的氨气、流量为150sccm～250sccm的镓源和流量为30sccm～50sccm的硅源这三种气体。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：5)中采用的MOCVD工艺，是对反应室设置如下条件参数：
反应室温度为950℃～1050℃，
保持反应室压力为40Torr～60Torr，
向反应室中同时通入流量为2500sccm～2900sccm的氨气、流量为100sccm～200sccm的镓源、流量为30sccm～50sccm的钪源、流量为150sccm～200sccm的铝源和流量为30sccm～50sccm硅源这五种气体。
10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：6)中采用的MOCVD工艺，是对反应室设置如下条件参数：
反应室温度为1200℃～1300℃，
保持反应室压力为30Torr～50Torr，
向反应室中同时通入流量为2500sccm～3000sccm的氨气、流量为150sccm～170sccm的镓源和流量为30sccm～60sccm硅源这三种气体。
11.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：7)中采用的MOCVD工艺，是对反应室设置如下条件参数：
反应室温度为1350℃～1450℃，
保持反应室压力为20Torr～60Torr，
向反应室中同时通入流量为1000sccm～1200sccm的氨气、流量为120sccm～170sccm的镓源和流量为150sccm～190sccm的铟源这三种气体。
12.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：8)中采用的MOCVD工艺，是对反应室设置如下条件参数：
反应室温度为1000℃～1100℃，
保持反应室压力为20Torr～60Torr，
向反应室中同时通入流量为1400sccm～1500sccm的氨气、流量为40sccm～80sccm的镓源和流量为120sccm～160sccm的铝源这三种气体。
13.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：9)中采用的MOCVD工艺，是对反应室设置如下条件参数：
反应室温度为950℃～1150℃，
保持反应室压力为20Torr～60Torr，
向反应室中同时通入流量为2500sccm～3500sccm的氨气、流量为160sccm～180sccm的镓源和流量为200sccm～300sccm的镁源这三种气体。
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