CN114141918A - 适用于大电流条件工作的发光二极管外延结构及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于大电流条件工作的发光二极管外延结构及制备方法。所述发光二极管外延结构包括沿指定方向依次设置的n型GaN层、InGaN/GaN多量子阱发光层、p型AlGaN电子阻挡层、AlInN插入层和p型GaN层。本发明中提供的发光二极管外延结构，在大电流条件下工作时的光电性能稳定，可改善效率骤降的问题，且漏电小、抗静电性能好、制备工艺简单。
Description
技术领域
本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种适用于大电流条件下工作的发光二极管外延结构及其制备方法。
背景技术
GaN基发光二极管(LED)是一种半导体发光器件，具有寿命长、能耗低、体积小、可靠性高等优点，在大屏幕彩色显示、交通信号灯和照明领域发挥了越来越重要的作用。
目前GaN基LED一般是在蓝宝石衬底上生长外延层，依次包括低温GaN缓冲层、高温非掺杂GaN层、n型掺杂GaN层、多量子阱(MQW)发光层、p型AlGaN电子阻挡层、p型层。该GaN基LED外延结构具有一定的缺陷，一方面由于电子的迁移率较空穴快，且自由电子的浓度较空穴的浓度高，容易导致MQW发光层中的电子和空穴分布不均匀，空穴集中在距p型层较近的MQW发光层中，往n型层方向逐渐衰减不利于电子和空穴的复合；另一方面，由于电子浓度高、迁移快，导致电子容易溢出至p型层中，与离化的空穴在p型层发生非辐射复合，进而降低空穴的注入效率，引起效率骤降，尤其在大电流工作的条件下以上问题将会变得更为严重。
对于以上问题，目前一般采用提高p型AlGaN电子阻挡层的Al组分来加强有源区与空穴供给层之间电子阻挡的效果，高Al组分可限制部分电子溢出至p型层，但随着Al组分的上升，AlGaN中Mg的离化能会迅速升高以及晶体质量会显著下降，导致空穴离化效率和浓度急剧下降，进而引起亮度和效率的下降。同时，在MQW发光层的最后一个量子势垒与AlGaN电子阻挡层之间的界面处以及在电子阻挡层与p型层之间的界面处的内部极化场，将导致具有高铝组分的电子阻挡层发生严重的能带弯曲，进而在界面处呈现尖峰，阻止空穴有效地注入有源区。另外，在大电流注入的条件下，即使采用高Al组分的AlGaN电子阻挡结构，仍然不能避免有大量的电子会溢出至P型层，引起效率骤降效应、老化和光衰等问题，同时随Al组分上升，p型AlGaN电子阻挡层晶体质量下降，位错在p型层被放大，形成漏电通道，导致LED漏电增大和抗静电能力较差，寿命降低。一些技术通过在靠近p型AlGaN电子阻挡层的p型GaN层设置部分厚度(例如三分之一厚度)的非掺杂GaN层(uGaN)，然后再生长p型GaN层，以改善外延电流扩展以及p型层晶体质量，提升亮度和抗静电性能等，但效果均不佳。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种适用于大电流条件下工作的发光二极管外延结构及其制备方法，以克服现有技术的不足。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
本发明实施例的一个方面提供了一种发光二极管外延结构，其包括沿指定方向依次设置的n型GaN层、InGaN/GaN多量子阱发光层、p型AlGaN电子阻挡层、AlInN插入层和p型GaN层。
本发明实施例的另一个方面还提供了所述发光二极管外延结构的制备方法，其包括：
在衬底上依次生长形成n型GaN层、InGaN/GaN多量子阱发光层、p型AlGaN电子阻挡层；
在第一温度条件下于p型AlGaN电子阻挡层上生长形成第一AlInN层；
在第二温度条件下于第一AlInN层上生长形成第二AlInN层，所述第二温度高于第一温度，所述第一AlInN层与第二AlInN层配合形成AlInN插入层；以及
在所述第二AlInN层上生长形成p型GaN层。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1)提供的一种发光二极管外延结构及其制备方法，在大电流条件下工作时的光电性能稳定，可改善效率骤降的问题。
2)提供的一种发光二极管外延结构及其制备方法，晶体质量高，可提供较佳的电流扩展，提升亮度，改善漏电和抗静电性能。
3)提供的一种发光二极管外延结构及其制备方法，工艺简单。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明中记载的一些实施例，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是本发明一典型实施例提供的一种适用于大电流条件下工作的发光二极管外延结构示意图；
图2是本发明对比例1中提供的一种发光二极管外延结构示意图；
图3是本发明对比例2中提供的一种发光二极管外延结构示意图；
图4是本发明对比例3中提供的一种发光二极管外延结构示意图；
图5是本发明对比例4中提供的一种发光二极管外延结构示意图。
具体实施方式
鉴于现有技术的缺陷，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案，主要针对现有发光二极管外延结构，在大电流的工作条件下，电子容易溢出至p型层中，与离化的空穴在p型层发生复合，进而降低空穴的注入效率，引起效率骤降的问题而提出了一种适用于大电流条件下工作的发光二极管外延结构，其不仅在大电流下的光电性能稳定，同时也具有改善漏电和抗静电性能的优点，如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
本发明实施例的一个方面提供了一种发光二极管外延结构，其包括沿指定方向依次设置的n型GaN层、InGaN/GaN多量子阱发光层、p型AlGaN电子阻挡层、AlInN插入层和p型GaN层。
进一步的，所述AlInN插入层包括第一AlInN层和第二AlInN层，所述第二AlInN层设置在第一AlInN层与p型GaN层之间，所述第二AlInN层的生长温度高于所述第一AlInN层的生长温度。
更进一步的，所述第一AlInN层表面的多个缺陷处被腐蚀形成多个凹陷部，且所述凹陷部被所述第二AlInN层的局部区域填充。
在一些实施方式中，所述第一AlInN层、第二AlInN层的厚度为10～100nm，In组分含量为10～20％，掺杂浓度为1×1018cm-3～5×1020cm-3。
进一步的，所述AlInN插入层可以是非掺杂的，也可以是p型掺杂的，还可以是沿其厚度方向的一部分是非掺杂的，另一部分是p型掺杂的。
进一步的，所述AlInN插入层与p型GaN层之间还分布有p型GaN过渡层，所述p型GaN过渡层的厚度为10～100nm，掺杂浓度为1×1018cm-3～5×1020cm-3。
进一步的，所述n型GaN层的厚度为2～4μm，掺杂浓度为2×1018cm-3～5×1019cm-3，所述p型AlGaN电子阻挡层的厚度为15～150nm，掺杂浓度为1×1018cm-3～5×1020cm-3，所述p型GaN层的厚度为10～100nm，掺杂浓度为1×1018cm-3～5×1020cm-3。
进一步的，所述多量子阱发光层包括交替层叠的至少一个InGaN量子阱层和至少一个GaN量子垒层，所述InGaN量子阱层的厚度为2～6nm，所述GaN量子垒层的厚度为6～20nm。
在一些实施方式中，至少一个所述的InGaN量子阱层和至少一个所述的GaN量子垒层交替层叠1～20个周期。
在一些较为具体的实施方式中，所述发光二极管外延结构包括在衬底上依次生长形成的低温GaN缓冲层、非掺杂高温GaN层、n型GaN层、InGaN/GaN多量子阱发光层、p型AlGaN电子阻挡层、AlInN插入层、p型GaN过渡层和p型GaN层。
其中，所述衬底的材质包括蓝宝石、碳化硅、硅、氧化锌或氮化镓中的任意一种，且不限于此。
其中，所述低温GaN缓冲层的厚度为20～60nm，所述非掺杂高温GaN层的厚度为2～4μm。
本发明实施例的另一个方面还提供了一种制备所述发光二极管外延结构的方法，其包括：
在衬底上依次生长形成n型GaN层、InGaN/GaN多量子阱发光层、p型AlGaN电子阻挡层；
在第一温度条件下于p型A1GaN电子阻挡层上生长形成第一AlInN层；
在第二温度条件下于第一AlInN层上生长形成第二AlInN层，所述第二温度高于第一温度，所述第一AlInN层与第二AlInN层配合形成AlInN插入层；以及
在所述第二AlInN层上生长形成p型GaN层。
进一步的，所述制备方法还包括：在氢气气氛中将第一AlInN层表面的多个缺陷处腐蚀形成多个凹陷部，之后在第一AlInN层上生长形成第二AlInN层，使所述第二AlInN层的局部区域填充所述多个凹陷部。
进一步的，所述制备方法还包括：在所述第二AlInN层上生长形成p型GaN过渡层，之后在p型GaN过渡层上生长形成p型GaN层。
进一步的，所述制备方法具体包括：
先在600～850℃的温度以及50～150torr的压力下，于所述p型A1GaN电子阻挡层上生长第一AlInN层，并在TMIn、NH3和N2的氛围下退火30～120s，之后在H2氛围下腐蚀所述第一AlInN层5～105s，然后再在700～950℃的温度以及100～200torr的压力下，于第一AlInN层生长第二AlInN层。
进一步的，所述制备方法具体还包括：
在400～600℃的温度以及200～600torr的压力下，于所述衬底上生长低温GaN缓冲层；
在1040～1100℃的温度以及100～300torr的压力下，于所述低温GaN缓冲层上生长非掺杂高温GaN层；
在1040～1070℃的温度以及100～300torr的压力下，于所述非掺杂高温GaN层上生长n型GaN层；
在750～900℃的温度以及200～400torr的压力下，于所述n型GaN层上生长多量子阱发光层；
在800～1000℃的温度以及100～200torr的压力下，于所述多量子阱发光层上生长p型AlGaN电子阻挡层；
在800～1000℃的温度以及150～250torr的压力下，于所述AlInN插入层上生长p型GaN过渡层；以及
在800～1000℃的温度以及200～600torr的压力下，于所述p型GaN过渡层上生长p型GaN层。
本发明以上实施例中所提供的发光二极管外延结构及其制备方法，通过在传统外延结构的电子阻挡层和p型层之间设置AlInN插入层，且该AlInN插入层的具体形成过程为：先在电子阻挡层上低温生长第一AlInN层，并在氢气气氛中将第一AlInN层的缺陷(位错)处腐蚀形成凹陷部，之后再在第一AlInN层上高温生长第二AlInN层，并至少通过第二AlInN层将所形成的凹陷部填平，一方面能够使电子阻挡层以及AlInN插入层自身(具体为第一AlInN层)的位错延伸中断，提升后续生长的p型层晶体的质量，进而提供较佳的电流扩展，提升发光二极管亮度，改善漏电和抗静电性能；同时，第一AlInN层表面形成的凹陷部能够降低对量子阱发光层射向p型层的光的全反射，提高量子效率；另一方面AlInN插入层与AlGaN电子阻挡层具有相同的结构和带隙，能够进一步增强阻止电子溢出到p型层中产生非辐射复合，改善效率骤降效应；同时，AlInN插入层与pGaN层晶格匹配，能够改善高铝组分AlGaN电子阻挡层导致的能带弯曲以及界面处呈现的尖峰，改善空穴注入能力。
以及，由于AlInN插入层的存在能够进一步阻挡电子溢出，因此可以根据实际需要降低p型AlGaN电子阻挡层的Al组分，获得外延质量较高的p型AlGaN电子阻挡层和p型GaN层，改善工艺生长难度以及获得性能优良的外延片结构。
此外，AlInN插入层的生长温度相较于p型GaN层较低，可缩短多量子阱发光层后的高温生长时间，降低高温生长对发光层量子阱质量的破坏，在大电流下的光电性能稳定。
如下将结合附图以及具体实施案例对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明，除非特别说明的之外，本发明实施例中所采用的材料以及加工的工艺、设备均是本领域技术人员已知的。
实施例1：
请参阅图1，一种适用于大电流条件下工作的发光二极管外延结构，其包括在蓝宝石衬底11上依次生长的低温GaN缓冲层12、非掺杂高温GaN层13、n型GaN层14、多量子阱发光层15、p型AlGaN电子阻挡层16、AlInN插入层17、p型GaN过渡层18和p型GaN层19。
其中，所述AlInN插入层17包括第一AlInN层171和第二AlInN层172，所述第二AlInN层172设置在第一AlInN层171与p型GaN过渡层18之间，所述第二AlInN层172的生长温度高于所述第一AlInN层171的生长温度。
进一步的，所述第一AlInN层171表面的多个缺陷处被腐蚀形成多个凹陷部，且所述凹陷部被所述第二AlInN层172的局部区域填充。
在一些较为具体的实施方式中，一种上述的适用于大电流条件下工作的发光二极管外延结构的制备方法可以包括：
1)在540℃的温度以及300torr的压力下，在蓝宝石衬底11上生长20nm厚的低温GaN缓冲层12，其中，生长所需的Ga源为TMG源，生长气氛为H2气氛；
2)在1080℃的温度以及200torr的压力下，在低温GaN缓冲层12上生长3μm厚的非掺杂高温GaN层13，其中，生长所需的Ga源为TMG源，生长气氛为H2气氛；
3)在1060℃的温度以及200torr的压力下，在非掺杂高温GaN层13上生长3μm厚的n型GaN层14，其中，Si的掺杂浓度8×1018cm-3，生长所需的Ga源为TMG源，生长气氛为H2气氛；
4)在250torr的压力下，在n型GaN层14上生长多量子阱发光层15，其中，多量子阱发光层15包括重复交替生长9个周期的InGaN量子阱层151和GaN量子垒层152，且InGaN量子阱层的厚度为3nm，生长温度为750℃，生长气氛为N2，GaN量子垒层的厚度为12nm，生长温度为810℃，生长气氛为H2；
5)在850℃的温度以及150torr的压力下，在多量子阱发光层15上生长25nm厚的p型AlGaN电子阻挡层16，生长所需的Ga源为TMG源，Al源为TMAl源，生长气氛为N2气氛；
6)在750℃的温度以及60torr的压力下，在p型A1GaN电子阻挡层16上生长20nm厚的第一AlInN层171，其中，生长所需的Al源为TMAl源，生长所需In源为TMIn源，生长气氛为N2气氛；
7)关闭TMAl源的通入，并持续通入TMIn源，在NH3和N2氛围下退火30s，之后再在H2氛围下腐蚀第一AlInN层171约60s，将第一AlInN层171表面的多个缺陷处腐蚀形成多个凹陷部；
8)在930℃的温度以及150torr的压力下，在第一AlInN层171上生长20nm厚的第二AlInN层172，使第二AlInN层172的局部区域填充第一AlInN层171表面的凹陷部，其中，生长所需的Al源为TMAl源，生长所需In源为TMIn源，生长气氛为N2气氛；
9)在930℃的温度以及200torr的压力下，在高温腐蚀层172上生长20nm厚的p型GaN过渡层18，其中，掺杂浓度为2×1019cm-3，生长所需的Ga源为TMG源，生长气氛为H2气氛；
10)在950℃的温度以及400torr的压力下，在p型GaN过渡层18上生长20nm厚的p型GaN层19，其中，掺杂浓度为5×1019cm-3，生长所需的Ga源为TMG源，生长气氛为H2气氛，完成如图1所示的发光二极管外延结构的制备。
对比例1：
请参阅图2，为本对比例中的一种发光二极管外延结构，其与实施例1中的外延结构基本相似，区别在于，其在p型AlGaN电子阻挡层16上一次性生长40nm厚的AlInN插入层17，未采用实施例1中的两次高低温生长方式，且本对比例中的AlInN插入层17也未进行腐蚀处理，具体的，本对比例中的发光极管外延结构的制备方法包括：
1)在540℃的温度以及300torr的压力下，在蓝宝石衬底01上生长低温GaN缓冲层12，其中，生长所需的Ga源为TMG源，生长气氛为H2气氛；
2)在1080℃的温度以及200torr的压力下，在低温GaN缓冲层12上生长3μm厚的非掺杂高温GaN层13，其中，生长所需的Ga源为TMG源，生长气氛为H2气氛；
3)在1060℃的温度以及200torr的压力下，在非掺杂高温GaN层13上生长3μm厚的n型GaN层14，其中，Si的掺杂浓度8×1018cm-3，生长所需的Ga源为TMG源，生长气氛为H2气氛；
4)在750℃的温度以及250torr的压力下，在n型GaN层14上生长多量子阱发光层15，其中，多量子阱发光层15包括重复交替生长9个周期的InGaN量子阱层和GaN量子垒层，且InGaN量子阱层的厚度为3nm，GaN量子垒层的厚度为12nm；
5)在850℃的温度以及200torr的压力下，在多量子阱发光层15上生长25nm厚的p型AlGaN电子阻挡层16，生长所需的Ga源为TMG源，Al源为TMAl源，生长气氛为N2气氛；
6)在830℃压力100torr的压力下，在p型AlGaN电子阻挡层16上生长40nm厚的AlInN插入层17，其中生长所需的Al源为TMA1源，生长所需In源为TMIn源，生长气氛为N2气氛；
7)在930℃的温度以及600torr的压力下，在AlInN插入层17上生长20nm厚的p型GaN过渡层18，其中，掺杂浓度为2×1019cm-3，生长所需的Ga源为TMG源，生长气氛为H2气氛；
8)在950℃的温度以及200torr的压力下，在p型GaN过渡层18上生长20nm厚的p型GaN层19，其中，掺杂浓度为5×1019cm-3，生长所需的Ga源为TMG源，生长气氛为H2气氛，完成如图2所示的发光二极管外延结构的制备。
对比例2：
请参阅图3，为本对比例中的一种发光二极管外延结构，其与实施例1中的外延结构基本相似，区别在于，其直接在p型AlGaN电子阻挡层16上生长p型GaN过渡层18，两者之间未生长AlInN插入层17，具体的，本对比例中的发光极管外延结构的制备方法包括：
1)在540℃的温度以及300torr的压力下，在蓝宝石衬底11上生长20nm厚的低温GaN缓冲层12，其中，生长所需的Ga源为TMG源，生长气氛为H2气氛；
2)在1080℃的温度以及200torr的压力下，在低温GaN缓冲层12上生长3μm厚的非掺杂高温GaN层13，其中，生长所需的Ga源为TMG源，生长气氛为H2气氛；
3)在1060℃的温度以及200torr的压力下，在非掺杂高温GaN层13上生长3μm厚的n型GaN层14，其中，Si的掺杂浓度8×1018cm-3，生长所需的Ga源为TMG源，生长气氛为H2气氛；
4)在250torr的压力下，在n型GaN层14上生长多量子阱发光层15，其中，多量子阱发光层15包括重复交替生长9个周期的InGaN量子阱层151和GaN量子垒层152，且InGaN量子阱层的厚度为3nm，生长温度为750℃，生长气氛为N2，GaN量子垒层的厚度为12nm，生长温度为810℃，生长气氛为H2；
5)在850℃的温度以及150torr的压力下，在多量子阱发光层15上生长25nm厚的p型AlGaN电子阻挡层16，生长所需的Ga源为TMG源，Al源为TMAl源，生长气氛为N2气氛；
6)在930℃的温度以及200torr的压力下，在p型AlGaN电子阻挡层16上生长20nm厚的p型GaN过渡层18，其中，掺杂浓度为2×1019cm-3，生长所需的Ga源为TMG源，生长气氛为H2气氛；
7)在950℃的温度以及400torr的压力下，在p型GaN过渡层18上生长60nm厚的p型GaN层19，其中，掺杂浓度为5×1019cm-3，生长所需的Ga源为TMG源，生长气氛为H2气氛，完成如图3所示的发光二极管外延结构的制备。
对比例3：
请参阅图4，为本对比例中的一种发光二极管外延结构，其与实施例1中的外延结构基本相似，区别在于，其直接在p型AlGaN电子阻挡层16上生长p型GaN过渡层18，两者之间未生长AlInN插入层17，且p型GaN过度层18的厚度由实施例1的20nm变成60nm(相当于实施例第一AlInN层171、第二AlInN172层和p型GaN过度层18的总厚度)，具体的，本对比例中的发光极管外延结构的制备方法包括：
1)在540℃的温度以及300torr的压力下，在蓝宝石衬底11上生长20nm厚的低温GaN缓冲层12，其中，生长所需的Ga源为TMG源，生长气氛为H2气氛；
2)在1080℃的温度以及200torr的压力下，在低温GaN缓冲层12上生长3μm厚的非掺杂高温GaN层13，其中，生长所需的Ga源为TMG源，生长气氛为H2气氛；
3)在1060℃的温度以及200torr的压力下，在非掺杂高温GaN层13上生长3μm厚的n型GaN层14，其中，Si的掺杂浓度8×1018cm-3，生长所需的Ga源为TMG源，生长气氛为H2气氛；
4)在250torr的压力下，在n型GaN层14上生长多量子阱发光层15，其中，多量子阱发光层15包括重复交替生长9个周期的InGaN量子阱层151和GaN量子垒层152，且InGaN量子阱层的厚度为3nm，生长温度为750℃，生长气氛为N2，GaN量子垒层的厚度为12nm，生长温度为810℃，生长气氛为H2；
5)在850℃的温度以及150torr的压力下，在多量子阱发光层15上生长25nm厚的p型AlGaN电子阻挡层16，生长所需的Ga源为TMG源，Al源为TMAl源，生长气氛为N2气氛；
6)在930℃的温度以及200torr的压力下，在p型AlGaN电子阻挡层16上生长60nm厚的p型GaN过渡层18，其中，掺杂浓度为2×1019cm-3，生长所需的Ga源为TMG源，生长气氛为H2气氛；
7)在950℃的温度以及400torr的压力下，在p型GaN过渡层18上生长60nm厚的p型GaN层19，其中，掺杂浓度为5×1019cm-3，生长所需的Ga源为TMG源，生长气氛为H2气氛，完成如图4所示的发光二极管外延结构的制备。
对比例4：
请参阅图5，为本对比例中的一种发光二极管外延结构，其与实施例1中的外延结构基本相似，区别在于，其直接在p型AlGaN电子阻挡层16上生长p型GaN过渡层18，两者之间未生长AlInN插入层17，且p型GaN过度层18为常规非掺杂的GaN过渡层，而p型GaN层19的厚度由实施例1的20nm变成60nm(相当于实施例1中第一AlInN层171、第二AlInN172层和p型GaN层19的总厚度)，具体的，本对比例中的发光极管外延结构的制备方法包括：
1)在540℃的温度以及300torr的压力下，在蓝宝石衬底11上生长20nm厚的低温GaN缓冲层12，其中，生长所需的Ga源为TMG源，生长气氛为H2气氛；
2)在1080℃的温度以及200torr的压力下，在低温GaN缓冲层12上生长3μm厚的非掺杂高温GaN层13，其中，生长所需的Ga源为TMG源，生长气氛为H2气氛；
3)在1060℃的温度以及200torr的压力下，在非掺杂高温GaN层13上生长3μm厚的n型GaN层14，其中，Si的掺杂浓度8×1018cm-3，生长所需的Ga源为TMG源，生长气氛为H2气氛；
4)在250torr的压力下，在n型GaN层14上生长多量子阱发光层15，其中，多量子阱发光层15包括重复交替生长9个周期的InGaN量子阱层151和GaN量子垒层152，且InGaN量子阱层的厚度为3nm，生长温度为750℃，生长气氛为N2，GaN量子垒层的厚度为12nm，生长温度为810℃，生长气氛为H2；
5)在850℃的温度以及150torr的压力下，在多量子阱发光层15上生长25nm厚的p型AlGaN电子阻挡层16，生长所需的Ga源为TMG源，Al源为TMAl源，生长气氛为N2气氛；
6)在930℃的温度以及200torr的压力下，在p型AlGaN电子阻挡层16上生长40nm厚的非掺杂型GaN过渡层18，其中，生长所需的Ga源为TMG源，生长气氛为H2气氛；
7)在950℃的温度以及400torr的压力下，在非掺杂型GaN过渡层18上生长80nm厚的p型GaN层19，其中，掺杂浓度为5×1019cm-3，生长所需的Ga源为TMG源，生长气氛为H2气氛，完成如图5所示的发光二极管外延结构的制备。
经过测试分析发现，实施例1中的外延结构具有光滑的表面形貌，具有低的表面粗糙度，AFM测试表面平均粗糙度均小于0.5nm，表面缺陷密度为1.2×108cm-2，而对比例1、对比例2、对比例3和对比例4中的外延结构表面具有不同程度的的黑点和空洞缺陷，外延层表面连续性差，缺陷位错密度分别为9.7×108cm-2、5.6×108cm-2、7.8×108cm-2和6.7×108cm-2，如表1所示，在相同波长条件下，具有实施例1中的外延结构的发光二极管具有更高的发光亮度，且在相同电流测试条件下(1000mA)，相同面积(1mm2)的发光二极管，具有更低的电压和更低的效率骤降(droop)效应。
表1
需要说明的是，本发明实施例中所提出的制备方法，也可适用于其他半导体器件的制备，并不只局限于在LED领域的应用。
此外，本案发明人还参照上述实施例，以本说明书述及的其它原料、工艺操作、工艺条件进行了试验，并均获得了较为理想的结果。
应当理解，本发明的技术方案不限于上述具体实施案例的限制，凡是在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种发光二极管外延结构，其特征在于包括沿指定方向依次设置的n型GaN层、InGaN/GaN多量子阱发光层、p型AlGaN电子阻挡层、AlInN插入层和p型GaN层。
2.根据权利要求1所述的发光二极管外延结构，其特征在于：所述AlInN插入层包括第一AlInN层和第二AlInN层，所述第二AlInN层设置在第一AlInN层与p型GaN层之间，所述第二AlInN层的生长温度高于所述第一AlInN层的生长温度。
3.根据权利要求2所述的发光二极管外延结构，其特征在于：所述第一AlInN层表面的多个缺陷处被腐蚀形成多个凹陷部，且所述凹陷部被所述第二AlInN层的局部区域填充。
4.根据权利要求1所述的发光二极管外延结构，其特征在于：所述AlInN插入层与p型GaN层之间还分布有p型GaN过渡层。
5.根据权利要求1所述的发光二极管外延结构，其特征在于：所述AlInN插入层是非掺杂的；
和/或，所述AlInN插入层是p型掺杂的；
和/或，所述AlInN插入层沿其厚度方向的一部分是非掺杂的，另一部分是p型掺杂的。
6.根据权利要求1所述的发光二极管外延结构，其特征在于：所述发光二极管外延结构包括在衬底上依次生长形成的低温GaN缓冲层、非掺杂高温GaN层、n型GaN层、InGaN/GaN多量子阱发光层、p型AlGaN电子阻挡层、AlInN插入层、p型GaN过渡层和p型GaN层。
7.根据权利要求1所述的发光二极管外延结构，其特征在于：所述衬底的材质包括蓝宝石、碳化硅、硅、氧化锌或氮化镓中的任意一种。
8.一种发光二极管外延结构的制备方法，其特征在于包括：
在衬底上依次生长形成n型GaN层、InGaN/GaN多量子阱发光层、p型AlGaN电子阻挡层；
在第一温度条件下于p型AlGaN电子阻挡层上生长形成第一AlInN层；
在第二温度条件下于第一AlInN层上生长形成第二AlInN层，所述第二温度高于第一温度，所述第一AlInN层与第二AlInN层配合形成AlInN插入层；以及
在所述第二AlInN层上生长形成p型GaN层。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于还包括：在氢气气氛中将第一AlInN层表面的多个缺陷处腐蚀形成多个凹陷部，之后在第一AlInN层上生长形成第二AlInN层，使所述第二AlInN层的局部区域填充所述多个凹陷部。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于还包括：在所述第二AlInN层上生长形成p型GaN过渡层，之后在p型GaN过渡层上生长形成p型GaN层。
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