CN114242857B - 一种设有布拉格反射镜的外延结构及其制备方法、led芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种设有布拉格反射镜的外延结构及其制备方法、LED芯片，所述外延结构包括依次设置的GaN复合层、布拉格反射镜、N‑GaN层、应力释放层、量子阱层、P‑AlGaN层和P‑GaN层，所述布拉格反射镜由若干个周期的AlN层/GaN层组成，所述布拉格反射镜中AlN层和GaN层的生长温度相同，为900～1200℃。本发明的外延结构出光效率高，抗静电性能佳，布拉格反射镜表面裂纹少。
Description
技术领域
本申请涉及发光二极管技术领域，尤其涉及一种设有布拉格反射镜的外延结构及其制备方法、LED芯片。
背景技术
发光二极管，简称为LED，是一种常用的发光器件，通过电子与空穴复合释放能量发光，它在照明领域应用广泛。发光二极管可高效地将电能转化为光能，在现代社会具有广泛的用途，如照明、平板显示、医疗器件等。
现有的LED芯片一般包括依次设置的衬底、N-GaN层、有源层和P-GaN层，从有源层发出的光需要从折射率高的P-GaN层向折射率低的空气射出，有源层发出的光在芯片内发生全反射，其中大部分的光在芯片内发生多次反射而被LED芯片内部的缺陷所吸收，只有少部分的光可以从有源层出射到空气，因此现有LED芯片的出光效率低。
发明内容
本申请所要解决的技术问题在于，提供一种设有布拉格反射镜的外延结构及其制备方法，外延结构出光效率高。
本申请所要解决的技术问题在于，提供一种LED芯片，出光效率高。
本申请还要解决的技术问题在于，提供一种设有布拉格反射镜的外延结构，包括依次设置的GaN复合层、布拉格反射镜、N-GaN层、应力释放层、量子阱层、P-AlGaN层和P-GaN层，所述布拉格反射镜由若干个周期的AlN层/GaN层组成，所述布拉格反射镜中AlN层和GaN层的生长温度相同，为900～1200℃。
作为上述方案的改进，所述布拉格反射镜中AlN层和GaN层的厚度比为1：(1.4～1.7)。
作为上述方案的改进，所述布拉格反射镜中AlN层和GaN层之间形成有AlGaN过渡层；
其中，所述AlN层的厚度为28～32nm，所述AlGaN过渡层的厚度为23～26nm，所述GaN层的厚度为47～52nm。
作为上述方案的改进，所述布拉格反射镜由25～35个周期的AlN层/GaN层组成。
作为上述方案的改进，所述GaN复合层包括设于衬底上的GaN缓冲层和设于所述GaN缓冲层上的GaN无掺杂层，所述布拉格反射镜设于所述GaN无掺杂层上，所述GaN缓冲层的厚度为10～100nm，所述GaN无掺杂层的厚度为1～5μm。
作为上述方案的改进，所述N-GaN层中Si的掺杂浓度为1E19～3E19，厚度为1～3μm；
所述P-AlGaN层中Al的掺杂浓度为1E20～5E20，Mg掺杂浓度8E19～3E20，厚度为10～100nm；
所述P-GaN层中Al的掺杂浓度为1E18～1E22，厚度为10～100nm。
作为上述方案的改进，所述量子阱层由若干个周期的InxGa1-xN阱层/GaN垒层组成，x＝0.01～0.99，所述InxGa1-xN阱层的厚度为1-6nm，所述GaN垒层的厚度为1-20nm。
相应地，本申请还提供了一种设有布拉格反射镜的外延结构的制备方法，包括以下步骤：
S1、采用金属有机化合物化学气相沉淀法，在衬底上形成GaN复合层；
S2、在温度为900～1200℃、压力为180～220Torr的条件下，在所述GaN复合层上形成若干个周期的AlN层/GaN层，以形成布拉格反射镜；
S3、保持温度和压力不变，在所述布拉格反射镜上形成N-GaN层；
S4、将温度降至830～880℃，压力保持不变，在所述N-GaN层上形成应力释放层；
S5、将温度调至600～1000℃，压力保持不变，在所述应力释放层上形成量子阱层；
S6、将温度调至700～1000℃，压力为80～150Torr的条件下，在所述量子阱层上形成P-AlGaN层；
S7、将温度调至700～1000℃，压力为450～550Torr的条件下，在所述P-AlGaN层上形成P-GaN层。
作为上述方案的改进，步骤S1中，所述GaN复合层的制备方法包括：
在温度为500～900℃、压力为450～600Torr的条件下，在衬底上形成厚度为10～100nm的GaN缓冲层；
将温度提升至900～1200℃，压力为180～220Torr的条件下，在所述GaN缓冲层上形成厚度为2～4μm的GaN无掺杂层；
步骤S5中，所述量子阱层的制备方法包括：
S501、将温度调至为600～900℃，压力保持不变，形成厚度为1～6nm的InxGa1-xN阱层；
S502、将温度调至700～1000℃，压力保持不变，形成厚度为1～20nm的GaN垒层；
S503、重复步骤S501和步骤S502若干次，形成所述量子阱层。
相应地，本申请还提供了一种LED芯片，包括上述所述的外延结构。
实施本申请，具有如下有益效果：
本申请的外延结构在GaN复合层和N-GaN层之间设置布拉格反射镜，有效减少外延结构的光损耗，提高整体的出光效率；其中，由生长温度相同且反射率差异大的AlN层和GaN层组成的布拉格反射镜，反射率高，且表面裂纹少；其次，本申请布拉格反射镜中AlN层和GaN层之间设置的AlGaN过渡层，可以阻挡部分的电子，减少外延结构的漏电率，从而提高外延结构的整体良率。
本申请布拉格反射镜中的AlN层和GaN层的形成温度相同，不仅可以简化工艺，还可以改善升降温的不确定变化降低布拉格反射镜抗静电能力的问题。
附图说明
图1是本申请外延结构的结构示意图；
图2是本申请布拉格反射镜的结构示意图；
图3是本申请量子阱层的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。
参见图1和图2，本申请提供的一种设有布拉格反射镜2的外延结构，包括依次设置的GaN复合层1、布拉格反射镜2、N-GaN层3、应力释放层4、量子阱层5、P-AlGaN层6和P-GaN层7。
本申请的GaN复合层1包括设于衬底上的GaN缓冲层11和设于所述GaN缓冲层11上的GaN无掺杂层12，其中，所述布拉格反射镜2设于所述GaN无掺杂层12和所述N-GaN层3之间。
本申请将布拉格反射镜2设置在GaN复合层1和N-GaN层3之间，可以避免衬底厚度或布拉格反射镜2中AlN层21厚度或者Ga源的细微变化所引起的外延翘曲，以保证外延结构的整体质量。
因为在实际的批量生产中，GaN复合层1中的GaN缓冲层11和GaN无掺杂层12可以通过调整厚度来释放应力或加大应力，从而生长出均匀性优良的外延结构，若将本申请的布拉格反射镜2设置在GaN缓冲层11和GaN无掺杂层12之间，则GaN复合层1失去了翘曲调节能力，影响外延结构的整体质量。
优选的，所述GaN缓冲层11的厚度为10～100nm，所述GaN无掺杂层12的厚度为1～5μm；上述厚度的GaN缓冲层11和GaN无掺杂层12可以将应力调整在合适的范围内，以改善延结构发生翘曲的现象，从而获得均匀性优良的外延结构。更优的，所述GaN缓冲层11的厚度为30～60nm，所述GaN无掺杂层12的厚度为2～4μm。
其中，布拉格反射镜2的反射率与其材料的折射率和周期数有关，具体的，nH是高折射率材料的折射率，nL是低折射率材料的折射率，nS是布拉格反射镜2外围介质的折射率，p是布拉格反射镜2的周期数，R是布拉格反射镜2的折射率，其中，R＝[1-(nH-nL)2p/nS]/[1+(nH-nL)2p/nS]，根据上述公式可知，在周期数相同的情况下，两种材料的折射率越大，布拉格反射镜2的折射率也越大；此外，在；两种材料的折射率不变的情况下，布拉格反射镜2的周期数越多，布拉格反射镜2的反射率也越大。
具体的，参见图2，本申请的布拉格反射镜2由若干个周期的AlN层21/GaN层22组成，且所述布拉格反射镜2中所述AlN层21和所述GaN层22的生长温度相同，为900～1200℃。
由于AlN和GaN这两种材料的折射率差异较大，因此由这两种材料组成的布拉格反射镜2的反射率也大，可达到99％。
需要说明的是，在本申请中，并不是任意两种折射率差异大的材料都可以组成本申请的布拉格反射镜2。首先，本申请的布拉格反射镜2由于设置在GaN无掺杂层12和N-GaN层3之间，因此组成布拉格反射镜2的材料的折射率要与这两层的折射率相配；其次，外延结构的生长温度不仅会影响布拉格反射镜2材料的折射率，还会影响布拉格反射镜2的表面平整度。若组成布拉格反射镜2的两种材料的生长温度相差过大，则布拉格反射镜2的表面容易出现裂纹，从而影响外延结构的整体性能。例如，AlInGaN和GaN组成的布拉格反射镜2，由于这两种材料的生长温度存在差异，若采用同一温度生长(GaN的生长温度)，则AlInGaN材料中各元素组分的比例难以控制；若采用不同的温度生长，升降温的不确定变化又会影响布拉格反射镜2的质量。
本申请采用同一的温度来生长由AlN和GaN组成的布拉格反射镜2，并将布拉格反射镜2的生长温度控制在900～1200℃之间，不仅可以使得布拉格反射镜2的反射率到达99％，还可以减少布拉格反射镜2表面的裂纹。
具体的，所述布拉格反射镜2中所述AlN层21和所述GaN层22的生长温度相同，为900℃、950℃、1000℃、1050℃、1100℃、1150℃或1200℃。优选的，所述布拉格反射镜2中所述AlN层21和所述GaN层22的生长温度相同，为1000～1100℃。最优地，所述布拉格反射镜2中所述AlN层21和所述GaN层22的生长温度相同，为1050℃。
本申请通过提高布拉格反射镜2的生长温度来减少布拉格反射镜2表面的裂纹。此外，本申请的布拉格反射镜2还通过减少Al的含量和Si的掺杂浓度，以减少应力。
具体的，本申请通过控制AlN层21和GaN层22的厚度来减少布拉格反射镜2中Al的含量。此外，本申请还通过控制N-GaN层3中Si的掺杂浓度来减少布拉格反射镜2和N-GaN层3之间的应力。
优选的，所述布拉格反射镜2中AlN层21和GaN层22的厚度比为1：(1.4～1.7)；上述厚度比例的AlN层21和GaN层22，在保证布拉格反射镜2的反射率到达99％的情况下，可以进一步减少布拉格反射镜2表面的裂痕，以提高外延结构的整体质量。更优的，所述布拉格反射镜2中AlN层21和GaN层22的厚度比为1：(1.5～1.6)。
需要说明的是，在布拉格反射镜2的形成过程中，由于原子扩散和系统自由能最低原理，AlN层21和GaN层22之间会形成AlGaN过渡层。这样可以进一步利用折率差异，以获得反射率更高的布拉格反射镜2，从而进一步提高外延结构的出光效率。此外，该AlGaN过渡层还可以阻挡部分的电子，减少外延结构的漏电率，从而提高外延结构的整体良率。
具体的，所述布拉格反射镜2中，所述AlN层21和所述GaN层22之间形成有AlGaN过渡层(图中为示出)。其中，所述AlN层21的厚度为28～32nm，所述AlGaN过渡层的厚度为23～26nm，所述GaN层22的厚度为47～52nm；上述厚度的AlN层21、AlGaN过渡层和GaN层22，可以进一步提高布拉格反射镜2的反射率，且可以进一步减少布拉格反射镜2表面的裂痕，提高外延结构的整体质量。
参见图3，本申请的量子阱层5由若干个周期的InxGa1-xN阱层51/GaN垒层52组成，x＝0.01～0.99，所述InxGa1-xN阱层51的厚度为1-6nm，所述GaN垒层52的厚度为1-20nm。
上述量子阱层5的结构可以提高量子阱本身的出光率，同时与本申请的布拉格反射镜2相配合，可以进一步提高外延结构的整体出光率。
本申请N-GaN层3中Si的掺杂浓度为1E19～3E19，厚度为1～3μm；P-AlGaN层6中Al的掺杂浓度为1E20～5E20，Mg掺杂浓度8E19～3E20，厚度为10～100nm；P-GaN层7中Al的掺杂浓度为1E18～1E22，厚度为10～100nm；上述结构的N-GaN层3、P-AlGaN层6和P-GaN层7可以更好地与量子阱层5配合，提高外延结构的整体出光率和ESD％，以及有效降低电压。
本申请设置在N-GaN层3和量子阱层5之间的应力释放层4，用于减少N-GaN层3和量子阱层5之间的应力，进一步提高量子阱层5的出光率。具体的，所述应力释放层4由若干个周期的InGaN层/GaN层组成，所述应力释放层4中InGaN层的厚度为0～10nm，GaN层的厚度为0～100nm。
在本申请的其他实施例中，本申请的外延结构还包括接触层8，所述接触层8设置在P-GaN层7上，厚度为2～5nm，Mg掺杂浓度为1E18～1E22。
本申请的外延结构在GaN复合层1和N-GaN层3之间设置布拉格反射镜2，有效减少外延结构的光损耗，提高整体的出光效率；其中，由生长温度相同且反射率差异大的AlN层21和GaN层22组成的布拉格反射镜2，反射率高，且表面裂纹少；其次，本申请布拉格反射镜2中AlN层21和GaN层22之间的AlGaN过渡层可以阻挡部分的电子，减少外延结构的漏电率，从而提高外延结构的整体良率。
相应地，本申请还提供了一种设有布拉格反射镜的外延结构的制备方法，包括以下步骤：
S1、采用金属有机化合物化学气相沉淀法，在衬底上形成GaN复合层；
具体的，所述GaN复合层的制备方法包括：
在温度为500～900℃、压力为180～220Torr的条件下，在衬底上形成厚度为10～100nm的GaN缓冲层；
将温度提升至900～1200℃，压力保持不变，在所述GaN缓冲层上形成厚度为2～4μm的GaN无掺杂层。
S2、在温度为900～1200℃、压力为180～220Torr的条件下，在所述GaN复合层上形成若干个周期的AlN层/GaN层，以形成布拉格反射镜；
S3、保持温度和压力不变，在所述布拉格反射镜上形成N-GaN层；
S4、将温度降至600～1000℃，压力保持不变，在所述N-GaN层上形成应力释放层；
具体的，所述应力释放层由若干个周期的InGaN层/GaN层组成，所述应力释放层中InGaN层的厚度为0～10nm，GaN层的厚度为0～100nm。
S5、将温度调至600～1000℃，压力保持不变，在所述应力释放层上形成量子阱层；
具体的，所述量子阱层的制备方法包括：
S501、将温度调至为600～900℃，压力保持不变，形成厚度为1～6nm的InxGa1-xN阱层；
S502、将温度调至700～1000℃，压力保持不变，形成厚度为1～20nm的GaN垒层；
S503、重复步骤S501和步骤S502若干次，形成所述量子阱层。
S6、将温度调至700～1000℃，压力为80～150Torr的条件下，在所述量子阱层上形成P-AlGaN层；
S7、将温度调至700～1000℃，压力为450～550Torr的条件下，在所述P-AlGaN层上形成P-GaN层。
相应地，本申请还提供了一种LED芯片，其包括上述任一项设有布拉格反射镜的外延结构。
下面将以具体实施例来进一步阐述本发明
采用金属有机化合物化学气相沉淀(MOCVD)外延生长技术，以蓝宝石作为生长衬底、N2和H2作为载气，进行外延生长，镓源，铟源、铝源、和氮源、硅源、镁源分别是三甲基镓(TMGa)，三乙基镓(TEGa)，和三甲基铟(TMIn)，三甲基铝(TMAl)和氨气(NH3)硅烷(SiH4)和二茂镁(Cp2Mg)。
实施例1
一种设有布拉格反射镜的外延结构的制备方法，包括以下步骤：
S1、调节反应腔内的温度为1050℃，压力维持在氢气气氛下处理蓝宝石衬底2分钟；
S2、将温度降至555℃，压力维持在500Torr，在蓝宝石衬底上形成厚度为40nm的GaN缓冲层；
S3、将温度升高至1050℃，压力维持在200Torr，在GaN缓冲层上形成厚度为3μm的GaN无掺杂层；
S4、保持温度和压力不变，在GaN无掺杂层上生长30个周期的AlN层和GaN层，以形成布拉格反射镜，每个周期内AlN层和GaN层的厚度为30nm和48.5nm；
S5、保持温度和压力不变，在布拉格反射镜上形成厚度为2μm的N-GaN层，Si的掺杂浓度为1E19；
S6、将温度降至850℃，压力维持在200Torr，在N-GaN层上形成10个周期的InGaN层和GaN层，以形成应力释放层，每个周期内InGaN和GaN的厚度为5nm和20nm；
S7、将温度调至780℃，压力保持不变，形成厚度为3nm的In0.2Ga0.8N阱层；
S8、将温度调至860℃，压力保持不变，形成厚度为8nm的GaN垒层；
S9、重复步骤S7和S8 8次，形成8对In0.2Ga0.8N阱层/GaN垒层的量子阱层；
S10、将温度调至900℃，压力维持在100Torr，在量子阱层上形成厚度为20nm的P-AlGaN层，其中，Al掺杂浓度为2E20，Mg掺杂浓度为1E20；
S11、将温度调至950℃，压力维持在500Torr，在P-AlGaN层上形成厚度为100nm的P-GaN层，其中，Mg掺杂浓度为5E19。
实施例2
一种设有布拉格反射镜的外延结构的制备方法，包括以下步骤：
S1、调节反应腔内的温度为1050℃，压力维持在氢气气氛下处理蓝宝石衬底2分钟；
S2、将温度降至800℃，压力维持在600Torr，在蓝宝石衬底上形成厚度为70nm的GaN缓冲层；
S3、将温度升高至1150℃，压力维持在220Torr，在GaN缓冲层上形成厚度为4μm的GaN无掺杂层；
S4、保持温度和压力不变，在GaN无掺杂层上生长25个周期的AlN层和GaN层，以形成布拉格反射镜，每个周期内AlN层和GaN层的厚度为32nm和52nm；
S5、保持温度和压力不变，在布拉格反射镜上形成厚度为3μm的N-GaN层，Si的掺杂浓度为3E19；
S6、将温度降至850℃，压力维持在200Torr，在N-GaN层上形成10个周期的InGaN层和GaN层，以形成应力释放层，每个周期内InGaN和GaN的厚度为5nm和20nm；
S7、将温度调至850℃，压力保持不变，形成厚度为6nm的In0.5Ga0.5N阱层；
S8、将温度调至950℃，压力保持不变，形成厚度为15nm的GaN垒层；
S9、重复步骤S7和S8 6次，形成6对In0.2Ga0.8N阱层/GaN垒层的量子阱层；
S10、将温度调至950℃，压力维持在140Torr，在量子阱层上形成厚度为80nm的P-AlGaN层，其中，Al掺杂浓度为4E20，Mg掺杂浓度为2E20；
S11、将温度调至1000℃，压力维持在550Torr，在P-AlGaN层上形成厚度为80nm的P-GaN层，其中，Mg掺杂浓度为1E20。
实施例3
S1、调节反应腔内的温度为1050℃，压力维持在氢气气氛下处理蓝宝石衬底2分钟；
S2、将温度降至600℃，压力维持在450Torr，在蓝宝石衬底上形成厚度为10nm的GaN缓冲层；
S3、将温度升高至950℃，压力维持在190Torr，在GaN缓冲层上形成厚度为2μm的GaN无掺杂层；
S4、保持温度和压力不变，在GaN无掺杂层上生长35个周期的AlN层和GaN层，以形成布拉格反射镜，每个周期内AlN层和GaN层的厚度为28nm和47nm；
S5、保持温度和压力不变，在布拉格反射镜上形成厚度为1μm的N-GaN层，Si的掺杂浓度为2E19；
S6、将温度降至850℃，压力维持在200Torr，在N-GaN层上形成10个周期的InGaN层和GaN层，以形成应力释放层，每个周期内InGaN和GaN的厚度为5nm和20nm；
S7、将温度调至650℃，压力保持不变，形成厚度为1nm的In0.8Ga0.2N阱层；
S8、将温度调至750℃，压力保持不变，形成厚度为3nm的GaN垒层；
S9、重复步骤S7和S8 10次，形成10对In0.2Ga0.8N阱层/GaN垒层的量子阱层；
S10、将温度调至800℃，压力维持在90Torr，在量子阱层上形成厚度为10nm的P-AlGaN层，其中，Al掺杂浓度为1E20，Mg掺杂浓度为9E19；
S11、将温度调至850℃，压力维持在450Torr，在P-AlGaN层上形成厚度为20nm的P-GaN层，其中，Mg掺杂浓度为1E19。
实施例4
与实施例1不同的是，步骤S4中，每个周期的AlN层和GaN层之间还设有厚度为25.8nm的AlGaN过渡层。
实施例5
与实施例1不同的是，步骤S4中，布拉格反射镜由10个周期的AlN层/GaN层组成。
实施例6
与实施例1不同的是，步骤S4中，布拉格反射镜由40个周期的AlN层/GaN层组成。
对比例1
与实施例1不同的是，没有步骤S4中，即没有布拉格反射镜。
对比例2
与实施例1不同的是，步骤S4中，布拉格反射镜中AlN层和GaN层的形成温度为1300℃。
对比例3
与实施例1不同的是，步骤S4中，布拉格反射镜中AlN层的温度为1000℃，GaN层的形成温度为1100℃。
对实施例1～6和对比例1～3所制得的外延结构进行光电性能检测，结果如表1所示。其中，外延结构的亮度、电压、波长和ESD由分选设备进行检测，表面裂痕由AOI设备进行检测，表面裂痕情况分为3个等级，分别是正常、轻微和严重，其中，表面裂痕的面积占外延结构面积的3％以下为正常，表面裂痕的面积占外延结构面积的3％～10％为轻微，表面裂痕的面积占外延结构面积为10％以上为严重。
表1为实施例1～6和对比例1～3的外延结构的光电性能检测结果
从表1的结果可知，与对比例1相比，本申请实施例1～6的外延结构增加了布拉格反射镜之后，亮度有所提升；但从实施例1和实施例5～6可知，本申请布拉格反射镜的周期数只有在合适的范围内，亮度才会显著提高，虽然实施例6的布拉格反射镜的周期数多于实施例1的周期数，理论上实施例6的布拉格反射镜的反射率会大于实施例1的布拉格反射镜的反射率，但布拉格反射镜的周期数过多，应力会增加，因此会影响量子阱层的质量，反而影响外延结构的整体出光效率。
从实施例1和对比例2可知，若布拉格反射镜中AlN层和GaN层的形成温度过高，则布拉格反射镜的表面裂痕增多，从而降低外延结构的抗静电能力；此外，从实施例2和对比例3可知，若布拉格反射镜中AlN层和GaN层的形成温度不一致，升降温的不确定变化也会使布拉格反射镜表面的裂痕增多，同样也会降低外延结构的抗静电能力。
从实施例1和实施例4可知，若在布拉格反射镜的AlN层和GaN层之间形成有AlGaN过渡层，可以进一步提高外延结构的出光效率和抗静电能力。
以上所揭露的仅为本申请一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本申请之权利范围，因此依本申请权利要求所作的等同变化，仍属本申请所涵盖的范围。
Claims (9)
1.一种设有布拉格反射镜的外延结构，其特征在于，包括依次设置的GaN复合层、布拉格反射镜、N-GaN层、应力释放层、量子阱层、P-AlGaN层和P-GaN层，所述布拉格反射镜由若干个周期的AlN层/GaN层组成，所述布拉格反射镜中AlN层和GaN层的生长温度相同，为900~1200℃；
所述布拉格反射镜中AlN层和GaN层之间形成有AlGaN过渡层；
其中，所述AlN层的厚度为28~32nm，所述AlGaN过渡层的厚度为23~26nm，所述GaN层的厚度为47~52nm。
2.如权利要求1所述的设有布拉格反射镜的外延结构，其特征在于，所述布拉格反射镜中AlN层和GaN层的厚度比为1：（1.4~1.7）。
3.如权利要求1或2所述的设有布拉格反射镜的外延结构，其特征在于，所述布拉格反射镜由25~35个周期的AlN层/GaN层组成。
4.如权利要求1所述的设有布拉格反射镜的外延结构，其特征在于，所述GaN复合层包括设于衬底上的GaN缓冲层和设于所述GaN缓冲层上的GaN无掺杂层，所述布拉格反射镜设于所述GaN无掺杂层上，所述GaN缓冲层的厚度为10~100nm，所述GaN无掺杂层的厚度为1~5μm。
5.如权利要求1或4所述的设有布拉格反射镜的外延结构，其特征在于，所述N-GaN层中Si的掺杂浓度为1E19~3E19，厚度为1~3μm；
所述P-AlGaN层中Al的掺杂浓度为1E20~5E20，Mg掺杂浓度8E19~3E20，厚度为10~100nm；
所述P-GaN层中Al的掺杂浓度为1E18~1E22，厚度为10~100nm。
6.如权利要求1所述的设有布拉格反射镜的外延结构，其特征在于，所述量子阱层由若干个周期的InxGa1-xN阱层/GaN垒层组成，x=0.01~0.99，所述InxGa1-xN阱层的厚度为1-6nm，所述GaN垒层的厚度为1-20nm。
7.一种设有布拉格反射镜的外延结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、采用金属有机化合物化学气相沉淀法，在衬底上形成GaN复合层；
S2、在温度为900~1200℃、压力为180~220Torr的条件下，在所述GaN复合层上形成若干个周期的AlN层/GaN层，以形成布拉格反射镜；
S3、保持温度和压力不变，在所述布拉格反射镜上形成N-GaN层；
S4、将温度降至830~880℃，压力保持不变，在所述N-GaN层上形成应力释放层；
S5、将温度调至600~1000℃，压力保持不变，在所述应力释放层上形成量子阱层；
S6、将温度调至700~1000℃，压力为80~150Torr的条件下，在所述量子阱层上形成P-AlGaN层；
S7、将温度调至700~1000℃，压力为450~550Torr的条件下，在所述P-AlGaN层上形成P-GaN层。
8.如权利要求7所述的设有布拉格反射镜的外延结构的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述GaN复合层的制备方法包括：
在温度为500~900℃、压力为450~600Torr的条件下，在衬底上形成厚度为10~100nm的GaN缓冲层；
将温度提升至900~1200℃，压力为180~220Torr的条件下，在所述GaN缓冲层上形成厚度为2~4μm的GaN无掺杂层；
步骤S5中，所述量子阱层的制备方法包括：
S501、将温度调至为600~900℃，压力保持不变，形成厚度为1~6nm的InxGa1-xN阱层；
S502、将温度调至700~1000℃，压力保持不变，形成厚度为1~20nm的GaN垒层；
S503、重复步骤S501和步骤S502若干次，形成所述量子阱层。
9.一种LED芯片，其特征在于，包括如权利要求1~6任一项所述的外延结构。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111510032.2A CN114242857B (zh) | 2021-12-10 | 一种设有布拉格反射镜的外延结构及其制备方法、led芯片 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111510032.2A CN114242857B (zh) | 2021-12-10 | 一种设有布拉格反射镜的外延结构及其制备方法、led芯片 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114242857A CN114242857A (zh) | 2022-03-25 |
| CN114242857B true CN114242857B (zh) | 2024-08-02 |
Family
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN204088355U (zh) * | 2014-10-11 | 2015-01-07 | 厦门市三安光电科技有限公司 | 一种发光二极管结构 |
| CN107809057A (zh) * | 2017-08-25 | 2018-03-16 | 华南师范大学 | GaN基复合DBR谐振腔激光器外延片、激光器及制备方法 |
| CN109659406A (zh) * | 2018-12-17 | 2019-04-19 | 华灿光电（浙江）有限公司 | 发光二极管的外延片及其制作方法 |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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