CN114023851B - 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，该外延片包括衬底和依次形成在所述衬底上的氮化硼结构、AlN层、n型AlGaN层、多量子阱层和p型层；所述氮化硼结构远离所述衬底的一面具有多个生长抑制区，多个所述生长抑制区在所述衬底表面的正投影呈阵列分布，AlN在所述生长抑制区的生长速率小于在所述生长抑制区之外的区域的生长速率。本公开能减少AlN膜层的位错缺陷，改善AlN膜层的晶体质量，提升深紫外发光二极管的发光效果。

Description

深紫外发光二极管的外延片及其制备方法
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，深紫外发光二极管的外延片中n型层通常为AlGaN层。
为了改善AlGaN层的质量，减少位错密度，在生长AlGaN层前通常需要先在衬底上生长AlN膜层。然而，相关技术中生长的AlN膜层容易存在较多的位错缺陷，导致AlN膜层的晶体质量较差。
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，能减少AlN膜层的位错缺陷，改善AlN膜层的晶体质量，提升深紫外发光二极管的发光效果。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，所述外延片包括衬底和依次形成在所述衬底上的氮化硼结构、AlN层、n型AlGaN层、多量子阱层和p型层；所述氮化硼结构远离所述衬底的一面具有多个生长抑制区，多个所述生长抑制区在所述衬底表面的正投影呈阵列分布，AlN在所述生长抑制区的生长速率小于在所述生长抑制区之外的区域的生长速率。
在本公开实施例的一种实现方式中，所述氮化硼结构包括多个柱状凸起，多个所述柱状凸起在所述衬底的表面阵列分布，所述生长抑制区为所述柱状凸起远离所述衬底的端面。
在本公开实施例的另一种实现方式中，所述柱状凸起呈圆柱状，所述柱状凸起的直径为100nm至500nm，相邻两个所述柱状凸起的间距为200nm至1000nm。
在本公开实施例的另一种实现方式中，所述氮化硼结构包括氮化硼层，所述氮化硼层远离所述衬底的表面的部分区域经过等离子体处理，所述生长抑制区为所述氮化硼层远离所述衬底的表面中，未经过等离子体处理的区域。
在本公开实施例的另一种实现方式中，所述生长抑制区呈圆形，所述生长抑制区的直径为1nm至500nm，相邻两个所述生长抑制区的间距为1nm至500nm。
在本公开实施例的另一种实现方式中，所述氮化硼结构的厚度为1nm至100nm。
另一方面，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；
在所述衬底上依次形成氮化硼结构、AlN层、n型AlGaN层、多量子阱层和p型层；所述氮化硼结构远离所述衬底的一面具有多个生长抑制区，多个所述生长抑制区在所述衬底表面的正投影呈阵列分布，AlN在所述生长抑制区的生长速率小于在所述生长抑制区之外的区域的生长速率。
在本公开实施例的另一种实现方式中，在所述衬底上形成氮化硼结构包括：在所述衬底上形成氮化硼层；对所述氮化硼层进行刻蚀，形成多个柱状凸起，以得到所述氮化硼结构，多个所述柱状凸起在所述衬底的表面阵列分布，所述生长抑制区为所述柱状凸起远离所述衬底的端面。
在本公开实施例的另一种实现方式中，在所述衬底上形成氮化硼结构包括：在所述衬底上形成氮化硼层；在所述氮化硼层的表面形成掩膜层，所述掩膜层包括阵列分布的多个凸起；对所述氮化硼层进行等离子体处理；去除所述掩膜层，以得到所述氮化硼结构，所述生长抑制区为所述氮化硼层远离所述衬底的表面中，未经过等离子体处理的区域。
在本公开实施例的另一种实现方式中，所述对所述氮化硼层进行等离子体处理包括：采用氧气或氮气对所述氮化硼层上未被所述掩膜层覆盖的区域进行等离子体处理。
本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
通过在衬底上形成氮化硼结构，在氮化硼结构上生长AlN层时，由于氮化硼是二维原子晶体材料，因而氮化硼结构有助于实现AlN层的准范德华外延生长。由于氮化硼结构包括生长抑制区，AlN在生长抑制区的生长速率小于在生长抑制区之外的区域的生长速率，因此在生长AlN层过程中，生长抑制区之外的区域可以快速成核生长AlN，而生长抑制区表面AlN的生长速率较小，这样AlN生长一定厚度后，AlN的侧向外延能力使得在生长抑制区之外的区域生长的AlN逐渐合并、成膜，并最终形成AlN层。这种结构的AlN层的位错缺陷较少，能有效改善AlN层的晶体质量，提升深紫外发光二极管的发光效果。
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氮化硼结构的结构示意图；
图3是本公开实施例提供的另一种深紫外发光二极管的外延片的结构示意图；
图4是本公开实施例提供的另一种氮化硼结构的结构示意图；
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方法的流程图；
图6是本公开实施例提供的另一种深紫外发光二极管的外延片的制备方法的流程图；
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另一种深紫外发光二极管的外延片的制备方法的流程图；
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；
图11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。
图中各标记说明如下：
10-衬底；
20-氮化硼结构，200-氮化硼层，201-生长抑制区，202-柱状凸起，203-掩膜层；
30-AlN层；
40-n型AlGaN层；
50-多量子阱层，501-AlxGa1-xN量子阱层，502-AlyGa1-yN量子垒层；
60-p型层，601-p型阻挡层，602-p型AlGaN层，603-p型GaN层。
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。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则所述相对位置关系也可能相应地改变。
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，衬底10和依次形成在衬底10上的氮化硼结构20、AlN层30、n型AlGaN层40、多量子阱层50和p型层60。
如图1所示，氮化硼结构20远离衬底10的一面具有多个生长抑制区201，多个生长抑制区201在衬底10表面的正投影呈阵列分布，AlN在生长抑制区201的生长速率小于在生长抑制区201之外的区域的生长速率。
通过在衬底10上形成氮化硼结构20，在氮化硼结构20上生长AlN层时，由于氮化硼是二维原子晶体材料，因而氮化硼结构20有助于实现AlN层的准范德华外延生长。由于氮化硼结构20包括生长抑制区201，AlN在生长抑制区201的生长速率小于在生长抑制区201之外的区域的生长速率，因此在生长AlN层30过程中，生长抑制区201之外的区域可以快速成核生长AlN，而生长抑制区201表面AlN的生长速度较小，这样AlN生长一定厚度后，AlN的侧向外延能力使得在生长抑制区之外的区域处生长的AlN会逐渐合并、成膜，并最终形成AlN层30。这种结构的AlN层30的位错缺陷较少，能有效改善AlN层30的晶体质量，提升深紫外发光二极管的发光效果。
并且，氮化硼具备散热性好的特点，可以大幅提高氮化铝器件的性能，同时六方氮化硼可以释放衬底10与AlN层30之间的应力使得AlN层30易于剥离。
可选地，衬底10为蓝宝石衬底10、硅衬底10或碳化硅衬底10。衬底10可以为平片衬底10，也可以为图形化衬底10。
作为示例，本公开实施例中，衬底10为蓝宝石衬底10。蓝宝石衬底10为一种常用衬底10，技术成熟，成本低。具体可以为图形化蓝宝石衬底10或蓝宝石平片衬底10。
图2是本公开实施例提供的一种氮化硼结构的结构示意图。如图1、2所示，氮化硼结构20包括多个柱状凸起202，多个柱状凸起202在衬底10的表面阵列分布，生长抑制区201为柱状凸起202远离衬底10的端面。
这样生长AlN层30时，AlN可以快速在衬底10上成核生长，而柱状凸起202远离衬底10的端面AlN的生长速度较小。在AlN生长一定厚度后，AlN的侧向外延能力使得在衬底10上生长的AlN会逐渐合并、成膜，覆盖各个柱状凸起202，并最终形成AlN层30。这种结构的AlN层30的位错缺陷较少，能有效改善AlN层30的晶体质量。
并且，由于氮化硼散热性好，能大幅提高氮化铝器件的性能，同时氮化硼可以释放衬底10与AlN层30之间的应力使得AlN层30易于剥离。
可选地，如图1、2所示，相邻两个柱状凸起202的间距为200nm至1000nm。相邻两个柱状凸起202的间距设置的过近或过远，均不利于AlN在生长抑制区201之外的区域合并、成膜以形成AlN层30。
其中，相邻两个柱状凸起202的间距可以是相邻的两个柱状凸起202的表面之间的最短距离。
作为示例，本公开实施例中，相邻两个柱状凸起202的间距为400nm。
在本公开的一些实施例中，多个柱状凸起202可以阵列排布。
可选地，如图1、2所示，柱状凸起202呈圆柱状，柱状凸起202的直径为100nm至500nm。柱状凸起202为圆柱状的凸起，且柱状凸起202的直径设置的过大或过小，均不利于AlN在生长抑制区201之外的区域合并、成膜以形成AlN层30。
作为示例，本公开实施例中，柱状凸起202的直径为200nm。
可选地，如图1所示，氮化硼结构20的厚度为1nm至100nm。通过将氮化硼结构20的厚度设置为上述范围内，有利于实现AlN层30的准范德华外延生长。
作为示例，本公开实施例中，氮化硼结构20的厚度为10nm，即柱状凸起202的高度为10nm。采用氮化硼制作氮化硼结构20，将氮化硼结构20的厚度设置的较薄，有利于提高生长抑制区201的质量，减少生长抑制区201带来的低角度晶界缺陷。
图3是本公开实施例提供的另一种深紫外发光二极管的外延片的结构示意图。如图3所示，氮化硼结构20包括氮化硼层，氮化硼层远离衬底10的表面的部分区域经过等离子体处理，生长抑制区201为氮化硼层远离衬底10的表面中，未经过等离子体处理的区域。
本公开实施例中，通过在氮化硼结构20的表面进行等离子体处理，能改变氮化硼结构20表面的极性，有利于AlN生长，且能使后续生长的AlN层30的晶体原子排列更加整齐，以改善AlN层30的晶体质量。
这样生长AlN层30时，AlN可以在生长抑制区201之外的区域上快速成核生长，而生长抑制区201的氮化硼缺少悬挂键，不利于AlN生长。这样AlN生长一定厚度后，AlN的侧向外延能力使得在生长抑制区201之外的区域生长的AlN会合并、成膜，并最终形成AlN层30。这种结构的AlN层30的位错缺陷较少，能有效改善AlN层30的晶体质量。
可选地，如图3所示，相邻两个生长抑制区201的间距为1nm至500nm。相邻两个生长抑制区201的间距设置的过近或过远，均不利于AlN在生长抑制区201之外的区域合并、成膜以形成AlN层30。
其中，相邻两个生长抑制区201的间距可以是相邻的两个生长抑制区201的边缘之间的最短距离。
作为示例，本公开实施例中，相邻两个生长抑制区201的间距为400nm。
可选地，如图4所示，生长抑制区201呈圆形，生长抑制区201的直径为1nm至500nm。生长抑制区201的直径设置的过大或过小，均不利于AlN在生长抑制区201之外的区域合并、成膜以形成AlN层30。
作为示例，本公开实施例中，生长抑制区201的直径为200nm。
可选地，如图3所示，氮化硼结构20的厚度为1nm至100nm。通过将氮化硼结构20的厚度设置为上述范围内，有利于实现AlN层30的准范德华外延生长。
作为示例，本公开实施例中，氮化硼结构20的厚度为10nm。其中，氮化硼结构20可以是六方氮化硼结构20。
可选地，AlN层30可以包括依次形成在氮化硼结构20上的AlN低温层和AlN高温层。
其中，AlN低温层的厚度为1nm至100nm。AlN低温层的厚度设置的过薄，对于后续生长的n型AlGaN层40的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，AlN低温层的厚度设置的过厚，会增加AlN低温层对于光线的吸收。
作为示例，本公开实施例中，AlN低温层的厚度为10nm。
其中，AlN高温层的厚度为1μm至5μm。AlN高温层的厚度会影响外延片的质量，若AlN高温层的厚度过薄，则会导致AlN高温层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，AlN高温层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，AlN高温层的厚度为2.5μm。
可选地，n型AlGaN层40的厚度可以为600nm至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中硅的掺杂浓度为1017cm-3至1018cm-3。硅的掺杂浓度过高会降低晶体质量，导致缺陷的增加，硅的掺杂浓度过低会降低n型AlGaN层40的电导率。将硅的掺杂浓度控制在1017cm-3至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，硅的掺杂浓度为5×1017cm-3。
可选地，多量子阱层50包括3至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至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至4nm。AlyGa1-yN量子垒层502的厚度可以为9nm至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至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至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至70nm。作为示例，本公开实施例中，p型GaN层603的厚度为50nm。
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方法的流程图。该方法用于制备图1或图3所示的外延片。如图5所示，该制备方法包括：
步骤S11：提供一衬底10。
步骤S12：在衬底10上依次形成氮化硼结构20、AlN层30、n型AlGaN层40、多量子阱层50和p型层60。
其中，氮化硼结构20远离衬底的一面具有多个生长抑制区201，多个生长抑制区201在衬底10表面的正投影呈阵列分布，AlN在生长抑制区201的生长速率小于在生长抑制区201之外的区域的生长速率。
通过在衬底10上形成氮化硼结构20，在氮化硼结构20上生长AlN层时，由于氮化硼是二维原子晶体材料，因而氮化硼结构20有助于实现AlN层的准范德华外延生长。由于氮化硼结构20包括生长抑制区201，AlN在生长抑制区201的生长速率小于在生长抑制区201之外的区域的生长速率，因此在生长AlN层30过程中，生长抑制区201之外的区域可以快速成核生长AlN，而生长抑制区201表面AlN的生长速度较小，这样AlN生长一定厚度后，AlN的侧向外延能力使得在生长抑制区之外的区域处生长的AlN会逐渐合并、成膜，并最终形成AlN层30。这种结构的AlN层30的位错缺陷较少，能有效改善AlN层30的晶体质量，提升深紫外发光二极管的发光效果。
并且，氮化硼具备散热性好的特点，可以大幅提高氮化铝器件的性能，同时六方氮化硼可以释放衬底10与AlN层30之间的应力使得AlN层30易于剥离。
图6是本公开实施例提供的另一种深紫外发光二极管的外延片的制备方法的流程图。该方法用于制备图1所示的外延片。该制备方法包括：
步骤S21：提供一衬底10。
可选地，衬底10为蓝宝石衬底10、硅衬底10或碳化硅衬底10。衬底10可以为平片衬底10，也可以为图形化衬底10。
作为示例，本公开实施例中，衬底10为蓝宝石衬底10。蓝宝石衬底10为一种常用衬底10，技术成熟，成本低。具体可以为图形化蓝宝石衬底10或蓝宝石平片衬底10。
在步骤S21中，可以对蓝宝石衬底10进行预处理，将蓝宝石衬底10置于MOCVD反应腔中，对蓝宝石衬底10进行烘烤处理12分钟至18分钟。作为示例，本公开实施例中，对蓝宝石衬底10进行烘烤处理15分钟。
具体地，烘烤温度可以为1000℃至1200℃，烘烤时MOCVD反应腔内的压力可以为100mbar至200mbar。
步骤S22：在衬底10上外延生长氮化硼层200。
如图7所示，在衬底10上生长有氮化硼层200。
本公开实施例中，采用CVD(Chemical Vapor Deposition，化学气相沉积)的方式生长氮化硼层。
可选地，氮化硼层的厚度为1nm至100nm。通过将氮化硼层的厚度设置为上述范围内，有利于实现AlN层30的准范德华外延生长。
作为示例，本公开实施例中，氮化硼层的厚度为10nm。
步骤S23：对氮化硼层200进行刻蚀，形成具有多个柱状凸起202，以得到氮化硼结构22。
其中，多个柱状凸起202整列排布于衬底10的表面，柱状凸起202上远离衬底10的表面即为生长抑制区201。
如图8所示，步骤S23中，可以利用光刻技术对氮化硼层200进行刻蚀，以将氮化层刻蚀为具有图案的结构。
其中，柱状凸起202为光刻后，氮化硼层200保留在衬底10表面的部分。
可选地，相邻两个柱状凸起202的间距为200nm至1000nm。相邻两个柱状凸起202的间距设置的过近或过远，均不利于AlN在生长抑制区201之外的区域合并、成膜以形成AlN层30。
作为示例，本公开实施例中，相邻两个柱状凸起202的间距为400nm。
可选地，柱状凸起202呈圆柱状，柱状凸起202的直径为100nm至500nm。柱状凸起202的直径设置的过大或过小，均不利于AlN在生长抑制区201之外的区域合并、成膜以形成AlN层30。
作为示例，本公开实施例中，柱状凸起202的直径为200nm。
步骤S24：在氮化硼结构20上依次生长AlN层30、n型AlGaN层40、多量子阱层50和p型层60。
如图1所示，在氮化硼结构20上外延生长有AlN层30。
其中，AlN层30包括AlN低温层和AlN高温层。
AlN低温层的厚度为1nm至100nm。AlN低温层的厚度设置的过薄，对于后续生长的n型AlGaN层40的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，AlN低温层的厚度设置的过厚，会增加AlN低温层对于光线的吸收。
作为示例，本公开实施例中，AlN低温层的厚度为10nm。
AlN高温层的厚度为1μm至5μm。AlN高温层的厚度会影响外延片的质量，若AlN高温层的厚度过薄，则会导致AlN高温层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，AlN高温层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，AlN高温层的厚度为2.5μm。
本公开实施例中，AlN低温层和AlN高温层均采用MOCVD(Metal Organic ChemicalVapor Deposition，金属有机化合物化学气相沉淀)的方式生长。
可选地，在形成AlN低温层时，生长压力为50mbar至100mbar。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AlN低温层。
示例性地，本公开实施例中，AlN低温层的生长压力为60mbar。
可选地，在形成AlN低温层时，生长温度为800℃至1200℃。示例性地，本公开实施例中，AlN低温层的生长温度为1100℃。
可选地，在形成AlN低温层时，以氨气和三甲基铝作为反应物，且Ⅴ/Ⅲ摩尔比为350至3500。示例性地，本公开实施例中，Ⅴ/Ⅲ摩尔比为3000。
可选地，在生长AlN低温层时，生长时间为800s至1200s。示例性地，本公开实施例中，AlN低温层的生长时间为1000s。
可选地，在形成AlN高温层时，生长压力为30mbar至100mbar。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AlN高温层。
示例性地，本公开实施例中，AlN高温层的生长压力为50mbar。
可选地，在形成AlN高温层时，生长温度为1300℃至1500℃。示例性地，本公开实施例中，AlN高温层的生长温度为1350℃。
可选地，在形成AlN高温层时，以氨气和三甲基铝作为反应物，且Ⅴ/Ⅲ摩尔比为200至500。示例性地，本公开实施例中，Ⅴ/Ⅲ摩尔比为300。
可选地，在生长AlN高温层时，生长时间为3000s至6000s。示例性地，本公开实施例中，AlN高温层的生长时间为5000s。
如图1所示，在AlN层30上外延生长有n型AlGaN层40。
可选地，n型AlGaN层40的生长温度为1000℃至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至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，进行硅掺杂，n型AlGaN层40中的硅掺杂浓度可以为1017cm-3至1018cm-3。作为示例，本公开实施例中，n型AlGaN层40中的硅掺杂浓度为5×1017cm-3。
n型AlGaN层40的厚度可以为600nm至800nm，在本公开实施例中，n型AlGaN层40的厚度为700nm。
如图1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至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。
可选地，AlxGa1-xN量子阱层501的厚度可以为2nm至4nm。AlyGa1-yN量子垒层502的厚度可以为9nm至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。
如图1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℃至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至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至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。
如图1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℃至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至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至30nm。作为示例，本公开实施例中，p型AlGaN层602的厚度为25nm。
如图1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℃至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至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至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。
步骤S25：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。
图9是本公开实施例提供的另一种深紫外发光二极管的外延片的制备方法的流程图。该方法用于制备图3所示的外延片。该制备方法包括：
步骤S31：提供一衬底10。
步骤S31与前述步骤S21相同，本公开实施例不做赘述。
步骤S32：在衬底10上外延生长氮化硼层。
步骤S32与前述步骤S22相同，本公开实施例不做赘述。
步骤S33：在氮化硼层的表面形成掩膜层203，掩膜层203包括阵列分布的多个凸起。
其中，掩膜层203为通过光刻技术在氮化硼层表面形成的一层SiO2膜层。
如图10所示，步骤S33中，先在氮化硼结构20的表面形成一层SiO2膜层，然后，利用光刻技术和刻蚀技术，将SiO2膜层刻蚀为具有图案的掩膜层203。
其中，掩膜层203包括光刻后形成的多个凸起，多个凸起间隔排布。
可选地，相邻两个凸起的间距为1nm至500nm。作为示例，本公开实施例中，相邻两个凸起的间距为400nm。
可选地，凸起呈圆柱状，凸起的直径为1nm至500nm。作为示例，本公开实施例中，凸起的直径为200nm。
步骤S34：对氮化硼层进行等离子体处理。
其中，等离子体处理时可以采用氧气或氮气对氮化硼层上未形成掩膜层203的区域处理，以改变氮化硼层表面的极性，有利于AlN生长。
步骤S35：去除掩膜层203，以得到氮化硼结构。
如图11所示，等离子体处理完后，可以采用刻蚀的方式去除掩膜层203。
步骤S36：在氮化硼结构20上依次生长AlN层30、n型AlGaN层40、多量子阱层50和p型层60。
步骤S36与前述步骤S24相同，本公开实施例不做赘述。
步骤S37：对外延片进行退火。
步骤S37与前述步骤S25相同，本公开实施例不做赘述。
以上，并非对本公开作任何形式上的限制，虽然本公开已通过实施例揭露如上，然而并非用以限定本公开，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本公开技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本公开技术方案的内容，依据本公开的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本公开技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种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)上的氮化硼结构(20)、AlN层(30)、n型AlGaN层(40)、多量子阱层(50)和p型层(60)；
所述氮化硼结构(20)远离所述衬底(10)的一面具有多个生长抑制区(201)，多个所述生长抑制区(201)在所述衬底(10)表面的正投影呈阵列分布，AlN在所述生长抑制区(201)的生长速率小于在所述生长抑制区(201)之外的区域的生长速率，所述氮化硼结构(20)包括氮化硼层，所述氮化硼层远离所述衬底(10)的表面的部分区域经过等离子体处理，所述生长抑制区(201)为所述氮化硼层远离所述衬底(10)的表面中，未经过等离子体处理的区域。
2.根据权利要求1所述的外延片，其特征在于，所述氮化硼结构(20)包括多个柱状凸起(202)，多个所述柱状凸起(202)在所述衬底(10)的表面阵列分布，所述生长抑制区(201)为所述柱状凸起(202)远离所述衬底(10)的端面。
3.根据权利要求2所述的外延片，其特征在于，所述柱状凸起(202)呈圆柱状，所述柱状凸起(202)的直径为100nm至500nm，相邻两个所述柱状凸起(202)的间距为200nm至1000nm。
4.根据权利要求1所述的外延片，其特征在于，所述生长抑制区(201)呈圆形，所述生长抑制区(201)的直径为1nm至500nm，相邻两个所述生长抑制区(201)的间距为1nm至500nm。
5.根据权利要求1至4任一项所述的外延片，其特征在于，所述氮化硼结构(20)的厚度为1nm至100nm。
6.一种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；
在所述衬底上依次形成氮化硼结构、AlN层、n型AlGaN层、多量子阱层和p型层；所述氮化硼结构远离所述衬底的一面具有多个生长抑制区，多个所述生长抑制区在所述衬底表面的正投影呈阵列分布，AlN在所述生长抑制区的生长速率小于在所述生长抑制区之外的区域的生长速率，所述氮化硼结构包括氮化硼层，所述氮化硼层远离所述衬底的表面的部分区域经过等离子体处理，所述生长抑制区为所述氮化硼层远离所述衬底的表面中，未经过等离子体处理的区域。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在所述衬底上形成氮化硼结构包括：
在所述衬底上形成氮化硼层；
对所述氮化硼层进行刻蚀，形成多个柱状凸起，以得到所述氮化硼结构，多个所述柱状凸起在所述衬底的表面阵列分布，所述生长抑制区为所述柱状凸起远离所述衬底的端面。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在所述衬底上形成氮化硼结构包括：
在所述衬底上形成氮化硼层；
在所述氮化硼层的表面形成掩膜层，所述掩膜层包括阵列分布的多个凸起；
对所述氮化硼层进行等离子体处理；
去除所述掩膜层，以得到所述氮化硼结构。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述对所述氮化硼层进行等离子体处理包括：
采用氧气或氮气对所述氮化硼层上未被所述掩膜层覆盖的区域进行等离子体处理。
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