CN114551654B - 一种复合p型空穴注入层改善蓝绿光Micro-LED通信性能的方法及器件 - Google Patents

一种复合p型空穴注入层改善蓝绿光Micro-LED通信性能的方法及器件 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种复合p型空穴注入层改善蓝绿光Micro‑LED通信性能的方法及器件。该蓝绿光Micro‑LED器件包括：衬底、AlN缓冲层、u‑GaN外延层、n型电子提供层、n型电子传输层、InGaN/GaN晶格过渡层、量子阱发光层、spacer外延层、电子阻挡层、复合p型空穴注入层、p型欧姆接触层和接触电极，其中复合p型空穴注入层由p‑AlGaN/p‑GaN超晶格和极化诱导p‑AlGaN组成。相比于传统p‑GaN，复合p型空穴注入层可以提高膜层空穴浓度和电导率，且空穴浓度的增加可以加速电子空穴复合速率，降低量子阱中的载流子寿命，从而增大Micro‑LED的调制带宽。此外，输出光功率及调制带宽的增加进一步提高了Micro‑LED的数据传输速率。

Description

一种复合p型空穴注入层改善蓝绿光Micro-LED通信性能的方 法及器件
技术领域
本发明涉及半导体光电器件领域，尤其涉及一种采用复合p型空穴注入层改善蓝绿光Micro-LED通信性能的方法及相应器件。
背景技术
截至目前，GaN基蓝绿光Micro-LED通常采用p-GaN作为空穴注入层，但是由于膜内Mg受主杂质具有较高的电离激活能(～130meV)，导致p-GaN具有较低的空穴浓度和电导率，不仅增加了器件的微分电阻，影响散热性能及稳定性。此外，量子阱中强极化电场引起的量子限制斯塔克效应进一步降低器件的发光效率，综合以上，Micro-LED具有较低的调制带宽和光效。其中，Micro-LED调制带宽反比于载流子寿命(τr)，较低的空穴浓度降低了量子阱中电子空穴的复合速率，从而增加了载流子寿命(τr)，降低了Micro-LED的调制带宽，与此同时降低了器件的数据传输速率。
发明内容
针对以上现有技术中存在的问题，本发明为Micro-LED提出一种复合p型空穴注入层，主要包括p-AlGaN/p-GaN超晶格结构和极化诱导p-AlGaN层，相比于传统p-GaN层，复合p型空穴注入层不仅可以有效提高膜层空穴浓度和电导率，降低器件微分电阻，与此同时空穴浓度的增加可以提升电子空穴复合速率，降低量子阱中的载流子寿命，从而增大Micro-LED的调制带宽。此外，输出光功率及调制带宽的增加进一步提高了Micro-LED的数据传输速率。
本发明的技术方案如下：
一种改善蓝绿光Micro-LED通信性能的方法，在蓝绿光Micro-LED器件的制备过程中，在p型电子阻挡层上依次外延生长p-AlGaN/p-GaN超晶格结构和极化诱导p-AlGaN层，组成复合p型空穴注入层，利于提高p型层空穴浓度和电导率，进而改善器件通信性能。其中，所述p-AlGaN/p-GaN超晶格结构中Al组分可调范围为10％～25％，所述极化诱导p-AlGaN层中Al组分自下向上由30％～35％线性渐变至0％。
基于上述复合p型空穴注入层改善蓝绿光Micro-LED通信性能的方法，本发明提供了一种蓝绿光Micro-LED器件，其特征在于，该器件的空穴注入层是由p-AlGaN/p-GaN超晶格结构和极化诱导p-AlGaN层组成的复合p型空穴注入层，其中，所述p-AlGaN/p-GaN超晶格结构中Al组分可调范围为10％～25％，所述极化诱导p-AlGaN层中Al组分自下向上由30％～35％线性渐变至0％。
具体的，上述蓝绿光Micro-LED器件包括蓝宝石衬底或SiC衬底，从下到上依次在衬底上层叠生长AlN缓冲层、u-GaN外延层、n型电子提供层、n型电子传输层、InGaN/GaN晶格过渡层、量子阱发光层、spacer外延层、电子阻挡层、复合p型空穴注入层(p-AlGaN/p-GaN超晶格结构和极化诱导p-AlGaN层)、p型欧姆接触层和接触电极，其中，所述p-AlGaN/p-GaN超晶格结构中Al组分可调范围为10％～25％，极化诱导p-AlGaN层中Al组分自下向上由30％～35％线性渐变至0％。
上述蓝绿光Micro-LED器件采用复合p型空穴注入层(p-AlGaN/p-GaN超晶格结构和极化诱导p-AlGaN层)提高膜层空穴浓度和电导率，增强有源区载流子复合速率，降低载流子寿命，从而提升器件的调制带宽，与此同时，增强的发光功率进一步提升器件的数据传输速率。
上述蓝绿光Micro-LED器件在制备过程中，利用MOCVD系统首先对蓝宝石衬底或SiC衬底进行氢气热处理，目的在于去除表面氧化层及修复机械损伤。然后依次外延生长AlN缓冲层、u-GaN外延层、n型电子提供层、n型电子传输层、InGaN/GaN晶格过渡层、量子阱发光层、spacer外延层、电子阻挡层、复合p型空穴注入层(p-AlGaN/p-GaN超晶格结构和极化诱导p-AlGaN层)、p型欧姆接触层和接触电极。
优选的，上述蓝绿光Micro-LED器件在制备过程中，通过磁控溅射(Sputter)方法生长15～35纳米厚度的AlN缓冲层，其次外延生长3～4微米厚度的GaN未掺杂层，生长温度为1000℃～1060℃，随后1000℃～1060℃外延生长2～3微米厚度的n-GaN重掺杂层作为n型电子提供层，SiH4作为n型掺杂剂，掺杂浓度为5×1018～6×1018cm-3。其中n型电子提供层还可以可以采用低Al组分n-AlGaN/n-GaN超晶格结构，其生长温度为1020℃～1060℃，Al组分可调范围为2％～5％，n-AlGaN生长厚度为2.5～3.5纳米，n-GaN生长厚度为2.5～10纳米，超晶格n型掺杂浓度为5×1018～6×1018cm-3。所述n型电子传输层优选厚度为200～500纳米的n-GaN轻掺杂层，生长温度为1000℃～1060℃，n型掺杂浓度为1×1017～5×1017cm-3。
上述蓝绿光Micro-LED器件中，所述InGaN/GaN晶格过渡层的生长目的是降低后续量子阱生长过程中的晶格失配，提升其发光性能。该过渡层可以采用非掺杂或低n型掺杂的外延结构，其中非掺杂InGaN/GaN中，生长温度为720℃～800℃，In组分可调范围为1％～5％，InGaN生长厚度为2.5～3.5纳米，GaN生长厚度为2.5～10纳米，生长周期为3～6个。低n型掺杂InGaN/GaN晶格过渡层掺杂浓度为5×1016～5×1017cm-3，其余生长条件与非掺杂InGaN/GaN晶格过渡层一致。
上述蓝绿光Micro-LED器件中，所述量子阱发光层优选为InGaN/GaN或InGaN/InGaN多量子阱结构(3～6个周期)。针对InGaN/GaN多量子阱结构，每一个量子阱周期结构包括1～2纳米厚度的低温u-GaN外延层、2～3.5纳米厚度的InGaN量子阱、1～2纳米厚度的u-GaN cap层、10～15纳米厚度的GaN量子垒。其中低温u-GaN外延层、InGaN量子阱和u-GaNcap层生长温度一致，且生长温度依据蓝绿光发光波长决定。GaN量子垒生长温度为780℃～820℃，可以采用非掺杂或低n型掺杂结构(掺杂浓度为5×1016～5×1017cm-3)。针对InGaN/InGaN多量子阱结构，每一个量子阱周期结构包括1～2纳米厚度的低温u-InGaN外延层(In组分可调范围为1％～5％)、2～3.5纳米厚度的InGaN量子阱、1～2纳米厚度的u-GaN cap层、10～15纳米厚度的InGaN量子垒(In组分可调范围为1％～5％)。其中低温u-GaN外延层、InGaN量子阱和u-GaN cap层生长温度一致，且生长温度依据蓝绿光发光波长决定。InGaN量子垒生长温度为710℃～780℃，可以采用非掺杂或低n型掺杂结构(掺杂浓度为5×1016～5×1017cm-3)。针对以上量子阱结构，外延生长相同量子垒材料(u-GaN或u-InGaN)及生长参数(温度、厚度及组分等)的spacer外延层(上保护层)。
上述蓝绿光Micro-LED器件中，所述电子阻挡层通常采用p-AlGaN材料，生长温度为900℃～950℃，生长厚度为20～40纳米，Al组分为10％～30％。此外也可以通过p-InAlGaN(Al组分为10％～20％，In组分为5％～10％，Ga组分70％～85％，生长温度为710℃～780℃以及生长厚度为20～40纳米)，p-AlGaN/p-GaN超晶格结构(生长温度为900℃～950℃，Al组分可调范围为20％～30％，p-AlGaN生长厚度为2.5～3.5纳米，p-GaN生长厚度为2.5～7.5纳米，超晶格p型Hall测试空穴浓度为1×1018～3×1018cm-3，生长周期为3～6个)，极化诱导p-AlGaN材料(Al组分由30％～35％线性渐变至10％～20％，生长温度为900℃～950℃，生长厚度为40～50纳米)代替。
上述蓝绿光Micro-LED器件中，所述复合p型空穴注入层，包括10～15个生长周期p-AlGaN/p-GaN超晶格结构和60～75纳米厚度的极化诱导p-AlGaN层。其中p-AlGaN/p-GaN超晶格结构，生长温度为900℃～950℃，Al组分可调范围为10％～25％，p-AlGaN生长厚度为2.5～3.5纳米，p-GaN生长厚度为2.5～7.5纳米，超晶格p型Hall测试空穴浓度为1×1018～3×1018cm-3。极化诱导p-AlGaN层，Al组分由30％～35％线性渐变至0％，生长温度为900℃～950℃。
上述蓝绿光Micro-LED器件中，所述p型欧姆接触层通常采用p++-GaN重掺层，生长温度为900℃～950℃，生长厚度为5～40纳米，Mg掺杂浓度为1×1020～6×1020cm-3。此外，p型欧姆接触层可以拓展为p-InGaN/p-GaN超晶格结构(In组分可调范围为5％～20％)、p-InGaN层(In组分可调范围为5％～20％)、ITO膜层、δ掺杂p型层、p-NiO膜层等等。
上述蓝绿光Micro-LED器件中，接触电极一般指n型一侧和p型一侧欧姆接触电极，通常n型电极为Ti/Al/Ti/Au，厚度为30/60/30/80纳米，退火温度为900℃～950℃，氮气氛围。p型电极为Ni/Au或Pb/Pt/Au，厚度分别为20/80纳米和30/60/80纳米，退火温度为500℃～550℃，氧气氛围或空气氛围。
本发明提出的复合p型空穴注入层，主要包括p-AlGaN/p-GaN超晶格结构和极化诱导p-AlGaN层，相比于传统p-GaN层，复合p型空穴注入层不仅可以有效提高膜层空穴浓度和电导率，降低器件微分电阻，与此同时空穴浓度的增加可以提升电子空穴复合速率，降低量子阱中的载流子寿命，从而增大Micro-LED的调制带宽。此外，输出光功率及调制带宽的增加进一步提高了Micro-LED的数据传输速率。本发明采用的处理方法具有工艺稳定、成本低廉、成品率高、设备简单易操作、适合产业化生产等优点。
附图说明
图1为本发明实施例制备的采用复合p型空穴注入层改善蓝绿光Micro-LED通信性能的器件结构示意图，其中：101-衬底，102-AlN缓冲层，103-u-GaN外延层，104-n型电子提供层，105-n型电子传输层，106-InGaN/GaN晶格过渡层，107-量子阱发光层，108-spacer外延层，109-电子阻挡层，110-复合p型空穴注入层(p-AlGaN/p-GaN超晶格结构和极化诱导p-AlGaN层)，111-p型欧姆接触层，112-p型接触电极，113-n型接触电极。
具体实施方式
下面结合附图，通过具体实施例进一步阐述本发明，但不以任何方式限制本发明的保护范围。
实施例一
本实施例提供的具有复合p型空穴注入层的蓝绿光Micro-LED，包括从下到上依次层叠在蓝宝石衬底上的AlN缓冲层(Sputter)、u-GaN外延层、n型电子提供层(n-AlGaN/n-GaN超晶格结构)、n型电子传输层(n-GaN)、非掺杂InGaN/GaN晶格过渡层、量子阱发光层(InGaN/GaN多量子阱结构)、spacer外延层(u-GaN)、电子阻挡层(p-AlGaN/p-GaN超晶格结构)、复合p型空穴注入层(p-AlGaN/p-GaN超晶格结构和极化诱导p-AlGaN层)、p型欧姆接触层(p-InGaN/p-GaN超晶格结构)和接触电极。
该蓝绿光Micro-LED通过如下步骤制备得到：
1)在蓝宝石衬底上从下到上依次生长AlN缓冲层(Sputter)、u-GaN外延层、n型电子提供层(n-AlGaN/n-GaN超晶格结构)、n型电子传输层(n-GaN)、非掺杂InGaN/GaN晶格过渡层、量子阱发光层(InGaN/GaN多量子阱结构)、spacer外延层(u-GaN)、电子阻挡层(p-AlGaN/p-GaN超晶格结构)、复合p型空穴注入层(p-AlGaN/p-GaN超晶格结构和极化诱导p-AlGaN层)、p型欧姆接触层(p-InGaN/p-GaN超晶格结构)和接触电极。
所述AlN缓冲层，通过磁控溅射(Sputter)方法生长15～35纳米。
所述u-GaN外延层，生长厚度为3～4微米，生长温度为1000℃～1060℃。
所述n型电子提供层，采用低Al组分n-AlGaN/n-GaN超晶格结构，生长温度为1020℃～1060℃，SiH4作为n型掺杂剂，Al组分可调范围为2％～5％，n-AlGaN生长厚度为2.5～3.5纳米，n-GaN生长厚度为2.5～10纳米，超晶格n型掺杂浓度为5×1018～6×1018cm-3。
所述n型电子传输层，生长厚度为200～500纳米的n-GaN，生长温度为1000℃～1060℃，n型掺杂浓度为1×1017～5×1017cm-3。
所述非掺杂InGaN/GaN晶格过渡层，其生长目的是降低后续量子阱生长过程中的晶格失配，提升其发光性能。该过渡层采用非掺杂外延结构，生长温度为720℃～800℃，In组分可调范围为1％～5％，InGaN生长厚度为2.5～3.5纳米，GaN生长厚度为2.5～10纳米，生长周期为3～6个。
所述量子阱发光层为InGaN/GaN多量子阱结构(3～6个周期)，每一个量子阱周期结构包括1～2纳米厚度的低温u-GaN外延层、2～3.5纳米厚度的InGaN量子阱、1～2纳米厚度的u-GaN cap层、10～15纳米厚度的GaN量子垒。其中低温u-GaN外延层、InGaN量子阱和u-GaN cap层生长温度一致，且生长温度依据蓝绿光发光波长决定。GaN量子垒生长温度为780℃～820℃，采用非掺杂结构。
所述spacer外延层(u-GaN)，生长参数(温度、厚度及组分等)与量子垒材料一致。
所述电子阻挡层采用p-AlGaN/p-GaN超晶格结构，生长温度为900℃～950℃，Al组分可调范围为20％～30％，p-AlGaN生长厚度为2.5～3.5纳米，p-GaN生长厚度为2.5～7.5纳米，超晶格p型Hall测试空穴浓度为1×1018～3×1018cm-3，生长周期为3～6个)。
所述复合p型空穴注入层，包括p-AlGaN/p-GaN超晶格结构和极化诱导p-AlGaN层。其中p-AlGaN/p-GaN超晶格结构，生长周期为10～15个，生长厚度为100～150纳米，生长温度为900℃～950℃，Al组分可调范围为10％～25％，p-AlGaN生长厚度为2.5～3.5纳米，p-GaN生长厚度为2.5～7.5纳米，超晶格p型Hall测试空穴浓度为1×1018～3×1018cm-3。极化诱导p-AlGaN层，生长厚度为60～75纳米，Al组分由30％～35％线性渐变至0％，生长温度为900℃～950℃，p型Hall测试空穴浓度为1×1018～3×1018cm-3。
所述p型欧姆接触层采用p-InGaN/p-GaN超晶格结构，In组分可调范围为5％～20％，生长温度为720℃～800℃，p-InGaN生长厚度为2.5～3.5纳米，p-GaN生长厚度为2.5～7.5纳米。
所述接触电极一般指n型一侧欧姆接触电极和p型一侧欧姆接触电极，通常n型电极为Ti/Al/Ti/Au，厚度为30/60/30/80纳米，退火温度为900℃～950℃，氮气氛围。p型电极为Ni/Au或Pb/Pt/Au，厚度分别为20/80纳米和30/60/80纳米，退火温度为500℃～550℃，氧气氛围或空气氛围。
2)对蓝绿光LED外延片进行Micro后续工艺处理，随后进行通信性能测试。相比于传统p-GaN层，复合p型空穴注入层不仅可以有效提高膜层空穴浓度和电导率，降低器件微分电阻，与此同时空穴浓度的增加可以提升电子空穴复合速率，降低量子阱中的载流子寿命，从而增大Micro-LED的调制带宽。此外，输出光功率及调制带宽的增加进一步提高了Micro-LED的数据传输速率。
实施例二
本实施例提供的具有复合p型空穴注入层的蓝绿光Micro-LED，包括从下到上依次层叠在蓝宝石衬底上的AlN缓冲层(Sputter)、u-GaN外延层、n型电子提供层(n-AlGaN/n-GaN超晶格结构)、n型电子传输层(n-GaN)、非掺杂InGaN/GaN晶格过渡层、量子阱发光层(InGaN/InGaN多量子阱结构)、spacer外延层(u-InGaN)、电子阻挡层(p-AlGaN/p-GaN超晶格结构)、复合p型空穴注入层(p-AlGaN/p-GaN超晶格结构和极化诱导p-AlGaN层)、p型欧姆接触层(p-InGaN/p-GaN超晶格结构)和接触电极。
1)在蓝宝石衬底上从下到上依次生长AlN缓冲层(Sputter)、u-GaN外延层、n型电子提供层(n-AlGaN/n-GaN超晶格结构)、n型电子传输层(n-GaN)、非掺杂InGaN/GaN晶格过渡层、量子阱发光层(InGaN/InGaN多量子阱结构)、spacer外延层(u-InGaN)、电子阻挡层(p-AlGaN/p-GaN超晶格结构)、复合p型空穴注入层(p-AlGaN/p-GaN超晶格结构和极化诱导p-AlGaN层)、p型欧姆接触层(p-InGaN/p-GaN超晶格结构)和接触电极。
所述AlN缓冲层，通过磁控溅射(Sputter)方法生长15～35纳米。
所述u-GaN外延层，生长厚度为3～4微米，生长温度为1000℃～1060℃。
所述n型电子提供层，采用低Al组分n-AlGaN/n-GaN超晶格结构，生长温度为1020℃～1060℃，SiH4作为n型掺杂剂，Al组分可调范围为2％～5％，n-AlGaN生长厚度为2.5～3.5纳米，n-GaN生长厚度为2.5～10纳米，超晶格n型掺杂浓度为5×1018～6×1018cm-3。
所述n型电子传输层，生长厚度为200～500纳米的n-GaN，生长温度为1000℃～1060℃，n型掺杂浓度为1×1017～5×1017cm-3。
所述非掺杂InGaN/GaN晶格过渡层，其生长目的是降低后续量子阱生长过程中的晶格失配，提升其发光性能。该过渡层采用非掺杂外延结构，生长温度为720℃～800℃，In组分可调范围为1％～5％，InGaN生长厚度为2.5～3.5纳米，GaN生长厚度为2.5～10纳米，生长周期为3～6个。
所述量子阱发光层为InGaN/InGaN多量子阱结构，每一个量子阱周期结构包括1～2纳米厚度的低温u-InGaN外延层(In组分可调范围为1％～5％)、2～3.5纳米厚度的InGaN量子阱、1～2纳米厚度的u-GaN cap层、10～15纳米厚度的InGaN量子垒(In组分可调范围为1％～5％)。其中低温u-GaN外延层、InGaN量子阱和u-GaN cap层生长温度一致，且生长温度依据蓝绿光发光波长决定。InGaN量子垒生长温度为710℃～780℃，采用非掺杂结构。
所述spacer外延层(u-InGaN)，生长参数(温度、厚度及组分等)与量子垒材料一致。
所述电子阻挡层采用p-AlGaN/p-GaN超晶格结构，生长温度为900℃～950℃，Al组分可调范围为20％～30％，p-AlGaN生长厚度为2.5～3.5纳米，p-GaN生长厚度为2.5～7.5纳米，超晶格p型Hall测试空穴浓度为1×1018～3×1018cm-3，生长周期为3～6个。
所述复合p型空穴注入层，包括p-AlGaN/p-GaN超晶格结构和极化诱导p-AlGaN层。其中p-AlGaN/p-GaN超晶格结构，生长周期为10～15个，生长厚度为100～150纳米，生长温度为900℃～950℃，Al组分可调范围为10％～25％，p-AlGaN生长厚度为2.5～3.5纳米，p-GaN生长厚度为2.5～7.5纳米，超晶格p型Hall测试空穴浓度为1×1018～3×1018cm-3。极化诱导p-AlGaN层，生长厚度为60～75纳米，Al组分由30％～35％线性渐变至0％，生长温度为900℃～950℃，p型Hall测试空穴浓度为1×1018～3×1018cm-3。
所述p型欧姆接触层采用p-InGaN/p-GaN超晶格结构，In组分可调范围为5％～20％，生长温度为720℃～800℃，p-InGaN生长厚度为2.5～3.5纳米，p-GaN生长厚度为2.5～7.5纳米。
所述接触电极一般指n型一侧欧姆接触电极和p型一侧欧姆接触电极，通常n型电极为Ti/Al/Ti/Au，厚度为30/60/30/80纳米，退火温度为900℃～950℃，氮气氛围；p型电极为Ni/Au或Pb/Pt/Au，厚度分别为20/80纳米和30/60/80纳米，退火温度为500℃～550℃，氧气氛围或空气氛围。
2)对蓝绿光LED外延片进行Micro后续工艺处理，随后进行通信性能测试。相比于传统p-GaN层，复合p型空穴注入层不仅可以有效提高膜层空穴浓度和电导率，降低器件微分电阻，与此同时空穴浓度的增加可以提升电子空穴复合速率，降低量子阱中的载流子寿命，从而增大Micro-LED的调制带宽。此外，输出光功率及调制带宽的增加进一步提高了Micro-LED的数据传输速率。
实施例三
本实施例提供的具有复合p型空穴注入层的蓝绿光Micro-LED，包括从下到上依次层叠在蓝宝石衬底上的AlN缓冲层(Sputter)、u-GaN外延层、n型电子提供层(n-AlGaN/n-GaN超晶格结构)、n型电子传输层(n-GaN)、非掺杂InGaN/GaN晶格过渡层、量子阱发光层(InGaN/GaN多量子阱结构)、spacer外延层(u-GaN)、电子阻挡层(极化诱导p-AlGaN)、复合p型空穴注入层(p-AlGaN/p-GaN超晶格结构和极化诱导p-AlGaN层)、p型欧姆接触层(p-InGaN/p-GaN超晶格结构)和接触电极。
1)在蓝宝石衬底上从下到上依次生长AlN缓冲层(Sputter)、u-GaN外延层、n型电子提供层(n-AlGaN/n-GaN超晶格结构)、n型电子传输层(n-GaN)、非掺杂InGaN/GaN晶格过渡层、量子阱发光层(InGaN/GaN多量子阱结构)、spacer外延层(u-GaN)、电子阻挡层(极化诱导p-AlGaN)、复合p型空穴注入层(p-AlGaN/p-GaN超晶格结构和极化诱导p-AlGaN层)、p型欧姆接触层(p-InGaN/p-GaN超晶格结构)和接触电极。
所述AlN缓冲层，通过磁控溅射(Sputter)方法生长15～35纳米。
所述u-GaN外延层，生长厚度为3～4微米，生长温度为1000℃～1060℃。
所述n型电子提供层，采用低Al组分n-AlGaN/n-GaN超晶格结构，生长温度为1020℃～1060℃，SiH4作为n型掺杂剂，Al组分可调范围为2％～5％，n-AlGaN生长厚度为2.5～3.5纳米，n-GaN生长厚度为2.5～10纳米，超晶格n型掺杂浓度为5×1018～6×1018cm-3。
所述n型电子传输层，生长厚度为200～500纳米的n-GaN，生长温度为1000℃～1060℃，n型掺杂浓度为1×1017～5×1017cm-3。
所述非掺杂InGaN/GaN晶格过渡层，其生长目的是降低后续量子阱生长过程中的晶格失配，提升其发光性能。该过渡层采用非掺杂外延结构，生长温度为720℃～800℃，In组分可调范围为1％～5％，InGaN生长厚度为2.5～3.5纳米，GaN生长厚度为2.5～10纳米，生长周期为3～6个。
所述量子阱发光层为InGaN/GaN多量子阱结构(3～6个周期)，每一个量子阱周期结构包括1～2纳米厚度的低温u-GaN外延层、2～3.5纳米厚度的InGaN量子阱、1～2纳米厚度的u-GaN cap层、10～15纳米厚度的GaN量子垒。其中低温u-GaN外延层、InGaN量子阱和u-GaN cap层生长温度一致，且生长温度依据蓝绿光发光波长决定。GaN量子垒生长温度为780℃～820℃，采用非掺杂结构。
所述spacer外延层(u-GaN)，生长参数(温度、厚度及组分等)与量子垒材料一致。
所述电子阻挡层采用极化诱导p-AlGaN层，Al组分由30％～35％线性渐变至10％～20％，生长温度为900℃～950℃，生长厚度为40～50纳米。
所述复合p型空穴注入层，包括p-AlGaN/p-GaN超晶格结构和极化诱导p-AlGaN层。其中p-AlGaN/p-GaN超晶格结构，生长周期为10～15个，生长厚度为100～150纳米，生长温度为900℃～950℃，Al组分可调范围为10％～25％，p-AlGaN生长厚度为2.5～3.5纳米，p-GaN生长厚度为2.5～7.5纳米，超晶格p型Hall测试空穴浓度为1×1018～3×1018cm-3。极化诱导p-AlGaN层，生长厚度为60～75纳米，Al组分由30％～35％线性渐变至0％，生长温度为900℃～950℃，p型Hall测试空穴浓度为1×1018～3×1018cm-3。
所述p型欧姆接触层采用p-InGaN/p-GaN超晶格结构，In组分可调范围为5％～20％，生长温度为720℃～800℃，p-InGaN生长厚度为2.5～3.5纳米，p-GaN生长厚度为2.5～7.5纳米。
所述接触电极一般指n型一侧欧姆接触电极和p型一侧欧姆接触电极，通常n型电极为Ti/Al/Ti/Au，厚度为30/60/30/80纳米，退火温度为900℃～950℃，氮气氛围。p型电极为Ni/Au或Pb/Pt/Au，厚度分别为20/80纳米和30/60/80纳米，退火温度为500℃～550℃，氧气氛围或空气氛围。
2)对蓝绿光LED外延片进行Micro后续工艺处理，随后进行通信性能测试。相比于传统p-GaN层，复合p型空穴注入层不仅可以有效提高膜层空穴浓度和电导率，降低器件微分电阻，与此同时空穴浓度的增加可以提升电子空穴复合速率，降低量子阱中的载流子寿命，从而增大Micro-LED的调制带宽。此外，输出光功率及调制带宽的增加进一步提高了Micro-LED的数据传输速率。
实施例四
本实施例提供的具有复合p型空穴注入层的蓝绿光Micro-LED，包括从下到上依次层叠在蓝宝石衬底上的AlN缓冲层(Sputter)、u-GaN外延层、n型电子提供层(n-AlGaN/n-GaN超晶格结构)、n型电子传输层(n-GaN)、非掺杂InGaN/GaN晶格过渡层、量子阱发光层(InGaN/InGaN多量子阱结构)、spacer外延层(u-InGaN)、电子阻挡层(极化诱导p-AlGaN)、复合p型空穴注入层(p-AlGaN/p-GaN超晶格结构和极化诱导p-AlGaN层)、p型欧姆接触层(p-InGaN/p-GaN超晶格结构)和接触电极。
该蓝绿光Micro-LED通过如下步骤制备得到：
1)在蓝宝石衬底上从下到上依次生长AlN缓冲层(Sputter)、u-GaN外延层、n型电子提供层(n-AlGaN/n-GaN超晶格结构)、n型电子传输层(n-GaN)、非掺杂InGaN/GaN晶格过渡层、量子阱发光层(InGaN/InGaN多量子阱结构)、spacer外延层(u-InGaN)、电子阻挡层(极化诱导p-AlGaN)、复合p型空穴注入层(p-AlGaN/p-GaN超晶格结构和极化诱导p-AlGaN层)、p型欧姆接触层(p-InGaN/p-GaN超晶格结构)和接触电极。
所述AlN缓冲层，通过磁控溅射(Sputter)方法生长15～35纳米。
所述u-GaN外延层，生长厚度为3～4微米，生长温度为1000℃～1060℃。
所述n型电子提供层，采用低Al组分n-AlGaN/n-GaN超晶格结构，生长温度为1020℃～1060℃，SiH4作为n型掺杂剂，Al组分可调范围为2％～5％，n-AlGaN生长厚度为2.5～3.5纳米，n-GaN生长厚度为2.5～10纳米，超晶格n型掺杂浓度为5×1018～6×1018cm-3。
所述n型电子传输层，生长厚度为200～500纳米的n-GaN，生长温度为1000℃～1060℃，n型掺杂浓度为1×1017～5×1017cm-3。
所述非掺杂InGaN/GaN晶格过渡层，其生长目的是降低后续量子阱生长过程中的晶格失配，提升其发光性能。该过渡层采用非掺杂外延结构，生长温度为720℃～800℃，In组分可调范围为1％～5％，InGaN生长厚度为2.5～3.5纳米，GaN生长厚度为2.5～10纳米，生长周期为3～6个。
所述量子阱发光层为InGaN/InGaN多量子阱结构，每一个量子阱周期结构包括1～2纳米厚度的低温u-InGaN外延层(In组分可调范围为1％～5％)、2～3.5纳米厚度的InGaN量子阱、1～2纳米厚度的u-GaN cap层、10～15纳米厚度的InGaN量子垒(In组分可调范围为1％～5％)。其中低温u-GaN外延层、InGaN量子阱和u-GaN cap层生长温度一致，且生长温度依据蓝绿光发光波长决定。InGaN量子垒生长温度为710℃～780℃，采用非掺杂结构。
所述spacer外延层(u-InGaN)，生长参数(温度、厚度及组分等)与量子垒材料一致。
所述电子阻挡层采用采用极化诱导p-AlGaN层，Al组分由30％～35％线性渐变至10％～20％，生长温度为900℃～950℃，生长厚度为40～50纳米。
所述复合p型空穴注入层，包括p-AlGaN/p-GaN超晶格结构和极化诱导p-AlGaN层。其中p-AlGaN/p-GaN超晶格结构，生长周期为10～15个，生长厚度为100～150纳米，生长温度为900℃～950℃，Al组分可调范围为10％～25％，p-AlGaN生长厚度为2.5～3.5纳米，p-GaN生长厚度为2.5～7.5纳米，超晶格p型Hall测试空穴浓度为1×1018～3×1018cm-3。极化诱导p-AlGaN层，生长厚度为60～75纳米，Al组分由30％～35％线性渐变至0％，生长温度为900℃～950℃，p型Hall测试空穴浓度为1×1018～3×1018cm-3。
所述p型欧姆接触层采用p-InGaN/p-GaN超晶格结构，In组分可调范围为5％～20％，生长温度为720℃～800℃，p-InGaN生长厚度为2.5～3.5纳米，p-GaN生长厚度为2.5～7.5纳米。
所述接触电极一般指n型一侧欧姆接触电极和p型一侧欧姆接触电极，通常n型电极为Ti/Al/Ti/Au，厚度为30/60/30/80纳米，退火温度为900℃～950℃，氮气氛围。p型电极为Ni/Au或Pb/Pt/Au，厚度分别为20/80纳米和30/60/80纳米，退火温度为500℃～550℃，氧气氛围或空气氛围。
2)对蓝绿光LED外延片进行Micro后续工艺处理，随后进行通信性能测试。相比于传统p-GaN层，复合p型空穴注入层不仅可以有效提高膜层空穴浓度和电导率，降低器件微分电阻，与此同时空穴浓度的增加可以提升电子空穴复合速率，降低量子阱中的载流子寿命，从而增大Micro-LED的调制带宽。此外，输出光功率及调制带宽的增加进一步提高了Micro-LED的数据传输速率。
实施例五
本实施例提供的具有复合p型空穴注入层的蓝绿光Micro-LED，包括从下到上依次层叠在SiC衬底上的AlN缓冲层(Sputter)、u-GaN外延层、n型电子提供层(n-AlGaN/n-GaN超晶格结构)、n型电子传输层(n-GaN)、非掺杂InGaN/GaN晶格过渡层、量子阱发光层(InGaN/GaN多量子阱结构)、spacer外延层(u-GaN)、电子阻挡层(p-AlGaN/p-GaN超晶格结构)、复合p型空穴注入层(p-AlGaN/p-GaN超晶格结构和极化诱导p-AlGaN层)、p型欧姆接触层(p-InGaN/p-GaN超晶格结构)和接触电极。
该蓝绿光Micro-LED通过如下步骤制备得到：
1)在SiC衬底上从下到上依次生长AlN缓冲层(Sputter)、u-GaN外延层、n型电子提供层(n-AlGaN/n-GaN超晶格结构)、n型电子传输层(n-GaN)、非掺杂InGaN/GaN晶格过渡层、量子阱发光层(InGaN/GaN多量子阱结构)、spacer外延层(u-GaN)、电子阻挡层(p-AlGaN/p-GaN超晶格结构)、复合p型空穴注入层(p-AlGaN/p-GaN超晶格结构和极化诱导p-AlGaN层)、p型欧姆接触层(p-InGaN/p-GaN超晶格结构)和接触电极。
所述AlN缓冲层，通过磁控溅射(Sputter)方法生长15～35纳米。
所述u-GaN外延层，生长厚度为3～4微米，生长温度为1000℃～1060℃。
所述n型电子提供层，采用低Al组分n-AlGaN/n-GaN超晶格结构，生长温度为1020℃～1060℃，SiH4作为n型掺杂剂，Al组分可调范围为2％～5％，n-AlGaN生长厚度为2.5～3.5纳米，n-GaN生长厚度为2.5～10纳米，超晶格n型掺杂浓度为5×1018～6×1018cm-3。
所述n型电子传输层，生长厚度为200～500纳米的n-GaN，生长温度为1000℃～1060℃，n型掺杂浓度为1×1017～5×1017cm-3。
所述非掺杂InGaN/GaN晶格过渡层，其生长目的是降低后续量子阱生长过程中的晶格失配，提升其发光性能。该过渡层采用非掺杂外延结构，生长温度为720℃～800℃，In组分可调范围为1％～5％，InGaN生长厚度为2.5～3.5纳米，GaN生长厚度为2.5～10纳米，生长周期为3～6个。
所述量子阱发光层为InGaN/GaN多量子阱结构(3～6个周期)，每一个量子阱周期结构包括1～2纳米厚度的低温u-GaN外延层、2～3.5纳米厚度的InGaN量子阱、1～2纳米厚度的u-GaN cap层、10～15纳米厚度的GaN量子垒。其中低温u-GaN外延层、InGaN量子阱和u-GaN cap层生长温度一致，且生长温度依据蓝绿光发光波长决定。GaN量子垒生长温度为780℃～820℃，采用非掺杂结构。
所述spacer外延层(u-GaN)，生长参数(温度、厚度及组分等)与量子垒材料一致。
所述电子阻挡层采用p-AlGaN/p-GaN超晶格结构，生长温度为900℃～950℃，Al组分可调范围为20％～30％，p-AlGaN生长厚度为2.5～3.5纳米，p-GaN生长厚度为2.5～7.5纳米，超晶格p型Hall测试空穴浓度为1×1018～3×1018cm-3，生长周期为3～6个。
所述复合p型空穴注入层，包括p-AlGaN/p-GaN超晶格结构和极化诱导p-AlGaN层。其中p-AlGaN/p-GaN超晶格结构，生长周期为10～15个，生长厚度为100～150纳米，生长温度为900℃～950℃，Al组分可调范围为10％～25％，p-AlGaN生长厚度为2.5～3.5纳米，p-GaN生长厚度为2.5～7.5纳米，超晶格p型Hall测试空穴浓度为1×1018～3×1018cm-3。极化诱导p-AlGaN层，生长厚度为60～75纳米，Al组分由30％～35％线性渐变至0％，生长温度为900℃～950℃，p型Hall测试空穴浓度为1×1018～3×1018cm-3。
所述p型欧姆接触层采用p-InGaN/p-GaN超晶格结构，In组分可调范围为5％～20％，生长温度为720℃～800℃，p-InGaN生长厚度为2.5～3.5纳米，p-GaN生长厚度为2.5～7.5纳米。
所述接触电极一般指n型一侧欧姆接触电极和p型一侧欧姆接触电极，通常n型电极为Ti/Al/Ti/Au，厚度为30/60/30/80纳米，退火温度为900℃～950℃，氮气氛围。p型电极为Ni/Au或Pb/Pt/Au，厚度分别为20/80纳米和30/60/80纳米，退火温度为500℃～550℃，氧气氛围或空气氛围。
2)对蓝绿光LED外延片进行Micro后续工艺处理，随后进行通信性能测试。相比于传统p-GaN层，复合p型空穴注入层不仅可以有效提高膜层空穴浓度和电导率，降低器件微分电阻，与此同时空穴浓度的增加可以提升电子空穴复合速率，降低量子阱中的载流子寿命，从而增大Micro-LED的调制带宽。此外，输出光功率及调制带宽的增加进一步提高了Micro-LED的数据传输速率。
实施例六
本实施例提供的具有复合p型空穴注入层的蓝绿光Micro-LED，包括从下到上依次层叠在SiC衬底上的AlN缓冲层(Sputter)、u-GaN外延层、n型电子提供层(n-AlGaN/n-GaN超晶格结构)、n型电子传输层(n-GaN)、非掺杂InGaN/GaN晶格过渡层、量子阱发光层(InGaN/InGaN多量子阱结构)、spacer外延层(u-InGaN)、电子阻挡层(p-AlGaN/p-GaN超晶格结构)、复合p型空穴注入层(p-AlGaN/p-GaN超晶格结构和极化诱导p-AlGaN层)、p型欧姆接触层(p-InGaN/p-GaN超晶格结构)和接触电极。
1)在SiC衬底上从下到上依次生长AlN缓冲层(Sputter)、u-GaN外延层、n型电子提供层(n-AlGaN/n-GaN超晶格结构)、n型电子传输层(n-GaN)、非掺杂InGaN/GaN晶格过渡层、量子阱发光层(InGaN/InGaN多量子阱结构)、spacer外延层(u-InGaN)、电子阻挡层(p-AlGaN/p-GaN超晶格结构)、复合p型空穴注入层(p-AlGaN/p-GaN超晶格结构和极化诱导p-AlGaN层)、p型欧姆接触层(p-InGaN/p-GaN超晶格结构)和接触电极。
所述AlN缓冲层，通过磁控溅射(Sputter)方法生长15～35纳米。
所述u-GaN外延层，生长厚度为3～4微米，生长温度为1000℃～1060℃。
所述n型电子提供层，采用低Al组分n-AlGaN/n-GaN超晶格结构，生长温度为1020℃～1060℃，SiH4作为n型掺杂剂，Al组分可调范围为2％～5％，n-AlGaN生长厚度为2.5～3.5纳米，n-GaN生长厚度为2.5～10纳米，超晶格n型掺杂浓度为5×1018～6×1018cm-3。
所述n型电子传输层，生长厚度为200～500纳米的n-GaN，生长温度为1000℃～1060℃，n型掺杂浓度为1×1017～5×1017cm-3。
所述非掺杂InGaN/GaN晶格过渡层，其生长目的是降低后续量子阱生长过程中的晶格失配，提升其发光性能。该过渡层采用非掺杂外延结构，生长温度为720℃～800℃，In组分可调范围为1％～5％，InGaN生长厚度为2.5～3.5纳米，GaN生长厚度为2.5～10纳米，生长周期为3～6个。
所述量子阱发光层为InGaN/InGaN多量子阱结构，每一个量子阱周期结构包括1～2纳米厚度的低温u-InGaN外延层(In组分可调范围为1％～5％)、2～3.5纳米厚度的InGaN量子阱、1～2纳米厚度的u-GaN cap层、10～15纳米厚度的InGaN量子垒(In组分可调范围为1％～5％)。其中低温u-GaN外延层、InGaN量子阱和u-GaN cap层生长温度一致，且生长温度依据蓝绿光发光波长决定。InGaN量子垒生长温度为710℃～780℃，采用非掺杂结构。
所述spacer外延层(u-InGaN)，生长参数(温度、厚度及组分等)与量子垒材料一致。
所述电子阻挡层采用p-AlGaN/p-GaN超晶格结构，生长温度为900℃～950℃，Al组分可调范围为20％～30％，p-AlGaN生长厚度为2.5～3.5纳米，p-GaN生长厚度为2.5～7.5纳米，超晶格p型Hall测试空穴浓度为1×1018～3×1018cm-3，生长周期为3～6个。
所述复合p型空穴注入层，包括p-AlGaN/p-GaN超晶格结构和极化诱导p-AlGaN层。其中p-AlGaN/p-GaN超晶格结构，生长周期为10～15个，生长厚度为100～150纳米，生长温度为900℃～950℃，Al组分可调范围为10％～25％，p-AlGaN生长厚度为2.5～3.5纳米，p-GaN生长厚度为2.5～7.5纳米，超晶格p型Hall测试空穴浓度为1×1018～3×1018cm-3。极化诱导p-AlGaN层，生长厚度为60～75纳米，Al组分由30％～35％线性渐变至0％，生长温度为900℃～950℃，p型Hall测试空穴浓度为1×1018～3×1018cm-3。
所述p型欧姆接触层采用p-InGaN/p-GaN超晶格结构，In组分可调范围为5％～20％，生长温度为720℃～800℃，p-InGaN生长厚度为2.5～3.5纳米，p-GaN生长厚度为2.5～7.5纳米。
所述接触电极一般指n型一侧欧姆接触电极和p型一侧欧姆接触电极，通常n型电极为Ti/Al/Ti/Au，厚度为30/60/30/80纳米，退火温度为900℃～950℃，氮气氛围。p型电极为Ni/Au或Pb/Pt/Au，厚度分别为20/80纳米和30/60/80纳米，退火温度为500℃～550℃，氧气氛围或空气氛围。
2)对蓝绿光LED外延片进行Micro后续工艺处理，随后进行通信性能测试。相比于传统p-GaN层，复合p型空穴注入层不仅可以有效提高膜层空穴浓度和电导率，降低器件微分电阻，与此同时空穴浓度的增加可以提升电子空穴复合速率，降低量子阱中的载流子寿命，从而增大Micro-LED的调制带宽。此外，输出光功率及调制带宽的增加进一步提高了Micro-LED的数据传输速率。
实施例七
本实施例提供的具有复合p型空穴注入层的蓝绿光Micro-LED，包括从下到上依次层叠在SiC衬底上的AlN缓冲层(Sputter)、u-GaN外延层、n型电子提供层(n-AlGaN/n-GaN超晶格结构)、n型电子传输层(n-GaN)、非掺杂InGaN/GaN晶格过渡层、量子阱发光层(InGaN/GaN多量子阱结构)、spacer外延层(u-GaN)、电子阻挡层(极化诱导p-AlGaN)、复合p型空穴注入层(p-AlGaN/p-GaN超晶格结构和极化诱导p-AlGaN层)、p型欧姆接触层(p-InGaN/p-GaN超晶格结构)和接触电极。
1)在SiC衬底上从下到上依次生长AlN缓冲层(Sputter)、u-GaN外延层、n型电子提供层(n-AlGaN/n-GaN超晶格结构)、n型电子传输层(n-GaN)、非掺杂InGaN/GaN晶格过渡层、量子阱发光层(InGaN/GaN多量子阱结构)、spacer外延层(u-GaN)、电子阻挡层(极化诱导p-AlGaN)、复合p型空穴注入层(p-AlGaN/p-GaN超晶格结构和极化诱导p-AlGaN层)、p型欧姆接触层(p-InGaN/p-GaN超晶格结构)和接触电极。
所述AlN缓冲层，通过磁控溅射(Sputter)方法生长15～35纳米。
所述u-GaN外延层，生长厚度为3～4微米，生长温度为1000℃～1060℃。
所述n型电子提供层，采用低Al组分n-AlGaN/n-GaN超晶格结构，生长温度为1020℃～1060℃，SiH4作为n型掺杂剂，Al组分可调范围为2％～5％，n-AlGaN生长厚度为2.5～3.5纳米，n-GaN生长厚度为2.5～10纳米，超晶格n型掺杂浓度为5×1018～6×1018cm-3。
所述n型电子传输层，生长厚度为200～500纳米的n-GaN，生长温度为1000℃～1060℃，n型掺杂浓度为1×1017～5×1017cm-3。
所述非掺杂InGaN/GaN晶格过渡层，其生长目的是降低后续量子阱生长过程中的晶格失配，提升其发光性能。该过渡层采用非掺杂外延结构，生长温度为720℃～800℃，In组分可调范围为1％～5％，InGaN生长厚度为2.5～3.5纳米，GaN生长厚度为2.5～10纳米，生长周期为3～6个。
所述量子阱发光层为InGaN/GaN多量子阱结构(3～6个周期)，每一个量子阱周期结构包括1～2纳米厚度的低温u-GaN外延层、2～3.5纳米厚度的InGaN量子阱、1～2纳米厚度的u-GaN cap层、10～15纳米厚度的GaN量子垒。其中低温u-GaN外延层、InGaN量子阱和u-GaN cap层生长温度一致，且生长温度依据蓝绿光发光波长决定。GaN量子垒生长温度为780℃～820℃，采用非掺杂结构。
所述spacer外延层(u-GaN)，生长参数(温度、厚度及组分等)与量子垒材料一致。
所述电子阻挡层采用极化诱导p-AlGaN层，Al组分由30％～35％线性渐变至10％～20％，生长温度为900℃～950℃，生长厚度为40～50纳米。
所述复合p型空穴注入层，包括p-AlGaN/p-GaN超晶格结构和极化诱导p-AlGaN层。其中p-AlGaN/p-GaN超晶格结构，生长周期为10～15个，生长厚度为100～150纳米，生长温度为900℃～950℃，Al组分可调范围为10％～25％，p-AlGaN生长厚度为2.5～3.5纳米，p-GaN生长厚度为2.5～7.5纳米，超晶格p型Hall测试空穴浓度为1×1018～3×1018cm-3。极化诱导p-AlGaN层，生长厚度为60～75纳米，Al组分由30％～35％线性渐变至0％，生长温度为900℃～950℃，p型Hall测试空穴浓度为1×1018～3×1018cm-3。
所述p型欧姆接触层采用p-InGaN/p-GaN超晶格结构，In组分可调范围为5％～20％，生长温度为720℃～800℃，p-InGaN生长厚度为2.5～3.5纳米，p-GaN生长厚度为2.5～7.5纳米。
所述接触电极一般指n型一侧欧姆接触电极和p型一侧欧姆接触电极，通常n型电极为Ti/Al/Ti/Au，厚度为30/60/30/80纳米，退火温度为900℃～950℃，氮气氛围。p型电极为Ni/Au或Pb/Pt/Au，厚度分别为20/80纳米和30/60/80纳米，退火温度为500℃～550℃，氧气氛围或空气氛围。
2)对蓝绿光LED外延片进行Micro后续工艺处理，随后进行通信性能测试。相比于传统p-GaN层，复合p型空穴注入层不仅可以有效提高膜层空穴浓度和电导率，降低器件微分电阻，与此同时空穴浓度的增加可以提升电子空穴复合速率，降低量子阱中的载流子寿命，从而增大Micro-LED的调制带宽。此外，输出光功率及调制带宽的增加进一步提高了Micro-LED的数据传输速率。
实施例八
本实施例提供的具有复合p型空穴注入层的蓝绿光Micro-LED，包括从下到上依次层叠在SiC衬底上的AlN缓冲层(Sputter)、u-GaN外延层、n型电子提供层(n-AlGaN/n-GaN超晶格结构)、n型电子传输层(n-GaN)、非掺杂InGaN/GaN晶格过渡层、量子阱发光层(InGaN/InGaN多量子阱结构)、spacer外延层(u-InGaN)、电子阻挡层(极化诱导p-AlGaN)、复合p型空穴注入层(p-AlGaN/p-GaN超晶格结构和极化诱导p-AlGaN层)、p型欧姆接触层(p-InGaN/p-GaN超晶格结构)和接触电极。
该蓝绿光Micro-LED通过如下步骤制备得到：
1)在蓝宝石衬底上从下到上依次生长AlN缓冲层(Sputter)、u-GaN外延层、n型电子提供层(n-AlGaN/n-GaN超晶格结构)、n型电子传输层(n-GaN)、非掺杂InGaN/GaN晶格过渡层、量子阱发光层(InGaN/InGaN多量子阱结构)、spacer外延层(u-InGaN)、电子阻挡层(极化诱导p-AlGaN)、复合p型空穴注入层(p-AlGaN/p-GaN超晶格结构和极化诱导p-AlGaN层)、p型欧姆接触层(p-InGaN/p-GaN超晶格结构)和接触电极。
所述AlN缓冲层，通过磁控溅射(Sputter)方法生长15～35纳米。
所述u-GaN外延层，生长厚度为3～4微米，生长温度为1000℃～1060℃。
所述n型电子提供层，采用低Al组分n-AlGaN/n-GaN超晶格结构，生长温度为1020℃～1060℃，SiH4作为n型掺杂剂，Al组分可调范围为2％～5％，n-AlGaN生长厚度为2.5～3.5纳米，n-GaN生长厚度为2.5～10纳米，超晶格n型掺杂浓度为5×1018～6×1018cm-3。
所述n-GaN电子传输层，生长厚度为200～500纳米，生长温度为1000℃～1060℃，n型掺杂浓度为1×1017～5×1017cm-3。
所述非掺杂InGaN/GaN晶格过渡层，其生长目的是降低后续量子阱生长过程中的晶格失配，提升其发光性能。该过渡层采用非掺杂外延结构，生长温度为720℃～800℃，In组分可调范围为1％～5％，InGaN生长厚度为2.5～3.5纳米，GaN生长厚度为2.5～10纳米，生长周期为3～6个。
所述量子阱发光层为InGaN/InGaN多量子阱结构，每一个量子阱周期结构包括1～2纳米厚度的低温u-InGaN外延层(In组分可调范围为1％～5％)、2～3.5纳米厚度的InGaN量子阱、1～2纳米厚度的u-GaN cap层、10～15纳米厚度的InGaN量子垒(In组分可调范围为1％～5％)。其中低温u-GaN外延层、InGaN量子阱和u-GaN cap层生长温度一致，且生长温度依据蓝绿光发光波长决定。InGaN量子垒生长温度为710℃～780℃，采用非掺杂结构。
所述spacer外延层(u-InGaN)，生长参数(温度、厚度及组分等)与量子垒材料一致。
所述电子阻挡层采用采用极化诱导p-AlGaN层，Al组分由30％～35％线性渐变至10％～20％，生长温度为900℃～950℃，生长厚度为40～50纳米。
所述复合p型空穴注入层，包括p-AlGaN/p-GaN超晶格结构和极化诱导p-AlGaN层。其中p-AlGaN/p-GaN超晶格结构，生长周期为10～15个，生长厚度为100～150纳米，生长温度为900℃～950℃，Al组分可调范围为10％～25％，p-AlGaN生长厚度为2.5～3.5纳米，p-GaN生长厚度为2.5～7.5纳米，超晶格p型Hall测试空穴浓度为1×1018～3×1018cm-3。极化诱导p-AlGaN层，生长厚度为60～75纳米Al组分由30％～35％线性渐变至0％，生长温度为900℃～950℃，p型Hall测试空穴浓度为1×1018～3×1018cm-3。
所述p型欧姆接触层采用p-InGaN/p-GaN超晶格结构，In组分可调范围为5％～20％，生长温度为720℃～800℃，p-InGaN生长厚度为2.5～3.5纳米，p-GaN生长厚度为2.5～7.5纳米。
所述接触电极一般指n型一侧欧姆接触电极和p型一侧欧姆接触电极，通常n型电极为Ti/Al/Ti/Au，厚度为30/60/30/80纳米，退火温度为900℃～950℃，氮气氛围。p型电极为Ni/Au或Pb/Pt/Au，厚度分别为20/80纳米和30/60/80纳米，退火温度为500℃～550℃，氧气氛围或空气氛围。
2)对蓝绿光LED外延片进行Micro后续工艺处理，随后进行通信性能测试。相比于传统p-GaN层，复合p型空穴注入层不仅可以有效提高膜层空穴浓度和电导率，降低器件微分电阻，与此同时空穴浓度的增加可以提升电子空穴复合速率，降低量子阱中的载流子寿命，从而增大Micro-LED的调制带宽。此外，输出光功率及调制带宽的增加进一步提高了Micro-LED的数据传输速率。
最后需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种改善蓝绿光Micro-LED通信性能的方法，在蓝绿光Micro-LED器件的制备过程中，在p型电子阻挡层上依次外延生长p-AlGaN/p-GaN超晶格结构和极化诱导p-AlGaN层，组成复合p型空穴注入层，其中，所述p-AlGaN/p-GaN超晶格结构中Al组分可调范围为10％～25％，所述极化诱导p-AlGaN层中Al组分自下向上由30％～35％线性渐变至0％。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述p-AlGaN/p-GaN超晶格结构包括10～15个生长周期，每个生长周期中p-AlGaN生长厚度为2.5～3.5纳米，p-GaN生长厚度为2.5～7.5纳米；所述极化诱导p-AlGaN层的厚度为60～75纳米。
3.一种蓝绿光Micro-LED器件，其特征在于，该器件的空穴注入层是由p-AlGaN/p-GaN超晶格结构和极化诱导p-AlGaN层组成的复合p型空穴注入层，其中，所述p-AlGaN/p-GaN超晶格结构中Al组分可调范围为10％～25％，所述极化诱导p-AlGaN层中Al组分自下向上由30％～35％线性渐变至0％。
4.如权利要求3所述的蓝绿光Micro-LED器件，其特征在于，该器件包括蓝宝石衬底或SiC衬底，以及从下到上依次在衬底上层叠生长的AlN缓冲层、u-GaN外延层、n型电子提供层、n型电子传输层、InGaN/GaN晶格过渡层、量子阱发光层、spacer外延层、电子阻挡层、复合p型空穴注入层、p型欧姆接触层和接触电极。
5.如权利要求4所述的蓝绿光Micro-LED器件，其特征在于，所述复合p型空穴注入层由包括10～15个生长周期的p-AlGaN/p-GaN超晶格结构和60～75纳米厚度的极化诱导p-AlGaN层组成；所述p-AlGaN/p-GaN超晶格结构的每个生长周期中，p-AlGaN生长厚度为2.5～3.5纳米，p-GaN生长厚度为2.5～7.5纳米。
6.如权利要求4所述的蓝绿光Micro-LED器件，其特征在于，所述AlN缓冲层通过磁控溅射方法生长而成，厚度为15～35纳米；所述u-GaN外延层厚度为3～4微米；所述n型电子提供层为厚度2～3微米的n-GaN重掺杂层，n型掺杂浓度为5×1018～6×1018cm-3；所述n型电子传输层为厚度200～500纳米的n-GaN轻掺杂层，n型掺杂浓度为1×1017～5×1017cm-3。
7.如权利要求4所述的蓝绿光Micro-LED器件，其特征在于，所述InGaN/GaN晶格过渡层为非掺杂或低n型掺杂的InGaN/GaN晶格过渡层，其中，In组分可调范围为1％～5％，InGaN生长厚度为2.5～3.5纳米，GaN生长厚度为2.5～10纳米，生长周期为3～6个；对于低n型掺杂的InGaN/GaN晶格过渡层，n型掺杂浓度为5×1016～5×1017cm-3。
8.如权利要求4所述的蓝绿光Micro-LED器件，其特征在于，所述量子阱发光层为InGaN/GaN或InGaN/InGaN多量子阱结构，周期为3～6个，其中，InGaN/GaN多量子阱结构的每一个量子阱周期结构包括1～2纳米厚度的低温u-GaN外延层、2～3.5纳米厚度的InGaN量子阱、1～2纳米厚度的u-GaN cap层、10～15纳米厚度的GaN量子垒；对于InGaN/InGaN多量子阱结构的每一个量子阱周期结构包括1～2纳米厚度的低温u-InGaN外延层、2～3.5纳米厚度的InGaN量子阱、1～2纳米厚度的u-GaN cap层、10～15纳米厚度的InGaN量子垒；所述spacer外延层的材料和生长参数与所述量子阱发光中的量子垒相同。
9.如权利要求4所述的蓝绿光Micro-LED器件，其特征在于，所述电子阻挡层为p-AlGaN层、p-InAlGaN层、p-AlGaN/p-GaN超晶格结构或极化诱导p-AlGaN层。
10.如权利要求4所述的蓝绿光Micro-LED器件，其特征在于，所述p型欧姆接触层采用p++-GaN重掺层、p-InGaN/p-GaN超晶格结构、p-InGaN层、ITO膜层、δ掺杂p型层或p-NiO膜层。
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