CN114975708A - 一种正装红黄光led芯片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种正装红黄光LED芯片及其制备方法，包括：依次层叠的衬底、第一半导体层、发光层、第二半导体层以及循环窗口层；其中，所述循环窗口层包括按X个周期交替排布的第一窗口层与第二窗口层，所述第一窗口层与所述第二窗口层的掺杂元素为Zn，所述第二窗口层的掺杂浓度大于所述第一窗口层的掺杂浓度，在一个周期的所述第一窗口层与所述第二窗口层中，所述第一窗口层与第二窗口层的厚度比为1：1~10，本发明解决了现有技术中P电极注入的空穴电流横向扩展能力较差，容易产生电流拥挤效应，P电极本身会阻挡光子的射出，影响红黄光LED芯片的出光效率的技术问题。
Description
技术领域
本发明属于LED芯片的技术领域，具体地涉及一种正装红黄光LED芯片及其制备方法。
背景技术
LED芯片，即半导体发光二极管（Light Emitting Diode）是一种能将电能直接转换为光能的半导体，其发光的物理本质是对半导体PN结通电后，电势驱动半导体材料中的电子与空穴复合而产生光子，从而实现半导体发光，半导体能够在低电压/电流下工作，具有发光效率高、体积小、寿命长、节能等特点，半导体的这些显著特点使其广泛应用于交通显示、医疗照明、军事通信等领域。
作为RGB三原色之一的红光LED，其采用在GaAs衬底生长AlGaInP作为外延材料，该四元系的AlGaInP材料由二元系的AlP和 Gap和InP材料按照一定的原子比例混合而成，四元系的AlGaInP和GaAs的晶体结构均为闪锌矿结构，因此通过调节四元系的AlGaInP的材料组分，可以实现在GaAs衬底生长完全匹配的AlGaInP外延材料，AlGaInP外延材料作为红黄光半导体有源层，其内量子效率可高达95%。但器件的发光不仅取决于内量子效率的高低，还需要保证有源区产生的光子能更多地射出到器件外，P电极注入的空穴电流横向扩展能力较差，容易产生电流拥挤效应， P电极本身会阻挡光子的射出，影响红黄光LED芯片的出光效率。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种正装红黄光LED芯片及其制备方法，用于解决现有技术中P电极注入的空穴电流横向扩展能力较差，容易产生电流拥挤效应， P电极本身会阻挡光子的射出，影响红黄光LED芯片的出光效率的技术问题。
一方面，该发明提供以下技术方案，一种正装红黄光LED芯片，包括：从下至上依次层叠的衬底、第一半导体层、发光层、第二半导体层以及循环窗口层；
其中，所述循环窗口层包括按X 个周期交替排布的第一窗口层与第二窗口层，所述第一窗口层与所述第二窗口层的掺杂元素为Zn，所述第二窗口层的掺杂浓度大于所述第一窗口层的掺杂浓度，在一个周期的所述第一窗口层与所述第二窗口层中，所述第一窗口层与第二窗口层的厚度比为1：1~10。
相比现有技术，本申请的有益效果为：本申请通过设置高掺杂浓度的第二窗口层以及低掺杂浓度的第一窗口层，高掺杂浓度的第二窗口层能够保证来自于P电极的电流在本层充分扩散至窗口边缘区域，低掺杂浓度的第一窗口层保证电流快速向下传导，保证传导和扩散的双重作用，本申请有效地提高了循环窗口层的注入空穴电流的横向扩展能力，使得有源区材料通过辐射复合而产生的光子能充分地射出到器件外，进而增加红黄光LED芯片的出光效率。
较佳地，所述循环窗口层的厚度为2um~15um。
较佳地，所述第一窗口层与所述第二窗口层的掺杂浓度为1E18 atoms/cm3 ~6E21atoms/cm3。
较佳地，所述第二窗口层的掺杂浓度比所述第一窗口层的掺杂浓度高30%~300%。
较佳地，所述第一窗口层与所述第二窗口层的交替排布周期X≥2。
较佳地，在一个周期的所述第一窗口层与所述第二窗口层中，所述第一窗口层与所述第二窗口层的厚度均不大于3um。
较佳地，所述第一半导体层包括依次层叠在所述衬底上的缓冲层、镜面反射层以及N型层，所述第二半导体层包括依次层叠在所述发光层上的P型层以及过渡层。
另一方面，该发明提供以下技术方案，一种正装红黄光LED芯片的制备方法，所述方法包括以下步骤：
提供一衬底；
在所述衬底上沉积第一半导体层；
在所述第一半导体层上沉积发光层；
在所述发光层上沉积第二半导体层；
在所述第二半导体层上交替沉积X个周期的第一窗口层与第二窗口层，以形成循环窗口层，其中，所述第一窗口层与所述第二窗口层的掺杂元素为Zn，所述第二窗口层的掺杂浓度大于所述第一窗口层的掺杂浓度，在一个周期的所述第一窗口层与所述第二窗口层中，所述第一窗口层与第二窗口层的厚度比为1：1~10。
较佳的，在所述衬底依次沉积缓冲层、镜面反射层、N型层，以形成所述第一半导体层；
在所述发光层上依次沉积P型层、过渡层，以形成第二半导体层。
较佳的，在所述镜面反射层上沉积N型层的步骤中，包括：在所述镜面反射层上依次沉积N型覆盖层以及N型阻挡层，以形成所述N型层；在所述发光层上沉积P型层步骤中，包括：在所述发光层上依次沉积P型阻挡层以及沉积P型覆盖层，以形成所述P型层。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的正装红黄光LED芯片的结构图；
图2为本发明实施例提供的窗口层的结构图；
图3为本发明实施例提供的正装红黄光LED芯片的制备方法流程图；
图4为不同窗口层厚度的LED芯片表面辐射强度图；
图5为对照组、实验组以及空白组的ESD4000测试结果图。
附图标记说明：
| 衬底 | 100 | 缓冲层 | 200 |
| 镜面反射层 | 300 | N型层 | 400 |
| 发光层 | 500 | P型层 | 600 |
| 过渡层 | 700 | 循环窗口层 | 800 |
| 第一窗口层 | 801 | 第二窗口层 | 802 |
以下将结合附图以及附图说明对本发明进行详细说明。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明的实施例，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
实施例一
在本发明的第一个实施例中，如图1所示，一种正装红黄光LED芯片，包括：从下至上依次层叠的衬底100、第一半导体层、发光层500、第二半导体层以及循环窗口层800；
其中，所述第一半导体层包括依次层叠在所述衬底100上的缓冲层200、镜面反射层300以及N型层400，所述第二半导体层包括依次层叠在所述发光层500上的P型层600以及过渡层700；
值得说明的是，本实施例中的衬底100可为蓝宝石衬底、硅衬底、碳化硅衬底、氮化铝衬底、砷化镓衬底、氮化镓衬底、以及如二氧化硅与蓝宝石所组成的复合式衬底中的其中一种，在本实施例中，所述衬底100优选为砷化镓衬底；
本实施例中的缓冲层200，可选的为AlN缓冲层、GaAs缓冲层、GaN缓冲层、或AlGaN缓冲层中的任意一种或多种，在本实施例中，优选为GaAs缓冲层；
本实施例中的发光层500具体为AlGaInP层，所述过渡层具体为晶格匹配层，所述循环窗口层800具体为GaP窗口层。
如图2所示，其中，所述循环窗口层800包括按X 个周期交替排布的第一窗口层801与第二窗口层802，所述第一窗口层801与所述第二窗口层802的掺杂元素为Zn，所述第二窗口层802的掺杂浓度大于所述第一窗口层801的掺杂浓度；
具体的，由于第二窗口层802的掺杂浓度大于所述第一窗口层801的掺杂浓度，使得在一个周期的第一窗口层801与第二窗口层802之间，形成了掺杂浓度差，使得高掺杂浓度的第二窗口层802能够保证来自于P电极的电流在本层充分扩散至窗口边缘区域，低掺杂浓度的第一窗口层801能够保证电流快速向下传导，保证传导和扩散的双重作用，增加红黄光半导体窗口层的电流横向扩展能力；
具体的，在一个周期的所述第一窗口层801与所述第二窗口层802中，所述第一窗口层801与第二窗口层802的厚度比为1：1，即，所述第一窗口层801与所述第二窗口层802的厚度相同，第一窗口层801与第二窗口层802之间无厚度差，在同一循环窗口层800中，主要利用第一窗口层801与第二窗口层802间的浓度梯度台阶提升电流扩展效率，掺杂浓度较高的第二窗口层802能够保证电荷横向扩散，掺杂浓度较低的第一窗口层801保证电荷快速向下传导，厚度差梯度对电流扩展效果的提升并未体现，当第一窗口层801的厚度大于第二窗口层802的厚度时，空穴电荷的横向扩散效率以及电荷传导的能力不能达到最佳效果，其电荷扩散能力不能得到优化，失去了循环窗口层的存在价值，在实际生产过程中，为了保证空穴电荷的扩展效果，所述第一窗口层801的厚度应小于所述第二窗口层802的厚度；
当第二窗口层802的厚度大于第一窗口层801的厚度时，所述第一窗口层801与所述第二窗口层802之间有一定的厚度比，厚度较大的第二窗口层802能够使得P电极的空穴电荷更好地扩散至窗口边缘区域，同时厚度较小的第一窗口层801能够保证电流能够更快地向下传导，进一步提高了循环窗口层800的注入空穴电流的横向扩展能力，增加红黄光半导体的出光效率。
如图4所示，图4为不同循环窗口层800厚度的LED芯片表面辐射强度图，具体的，当循环窗口层800的厚度小于2um时，电极外芯片表面光强较弱，电流横向扩展的能力差，影响出光效率，与此相当的，当循环窗口层800的厚度大于15um时，电极外芯片表面光强趋于峰值稳定，进一步增加循环窗口层800厚度，对表面光强的提升并不显著，因而本申请中的循环窗口层800的最优厚度范围为2um~15um；
具体的，当循环窗口层800厚度为2 um时，电极外芯片表面的光强较弱，电荷不能得到有效的横向扩展，芯片表面的出射光集中在电极周围，进一步减少循环窗口层800厚度时，其电极外芯片表面光强分布的均匀性并不会显著提升，当循环窗口层800厚度为15 um时，电极外芯片表面的光强趋于均匀分布，进一步增加循环窗口层800厚度时，其电极外芯片表面光强分布的均匀性并不会显著提升，另外电流扩展效应虽然会随着循环窗口层800厚度的增加而增大，但将会逐步趋向饱和，并且随着循环窗口层800厚度的增加，会引起电流扩展层对光的吸收损耗和生长成本的增加，因而2um~15um为循环窗口层800的最优厚度范围；
进一步的，在本实施例中，所述循环窗口层800的厚度优选为8um，处于此厚度的循环窗口层800，其电流横向扩展的能力较强，光电导电效果更佳，出光效率高。
在本实施例中，所述第一窗口层801与所述第二窗口层802的掺杂浓度为1E18atoms/cm3 ~6E21 atoms/cm3。
在本实施例中，所述第二窗口层802的掺杂浓度比所述第一窗口层801的掺杂浓度高30%~300%，其中当所述第二窗口层802的掺杂与所述第一窗口层801的掺杂浓度差不高于30%时，所述第一窗口层801与所述第二窗口层802不能有效地实现浓度梯度台阶，对循环窗口层800的横向电流扩展能力提升不显著，相反的当所述第二窗口层802的掺杂比所述第一窗口层801的掺杂浓度高300%时，所述第二窗口层802的掺杂浓度增高到限制浓度时，进一步增加循环窗口层800的掺杂浓度也无法再提升该循环窗口层800的电导率，同时过高的掺杂水平会起晶体的缺陷增多等诸多不利因素。
在本实施例中，所述第一窗口层801与所述第二窗口层802的交替排布周期X≥2，当X为1时，则循环窗口层800具有一个第一窗口层801以及一个第二窗口层802，此时第二窗口层802将来自于P电极的电流向下传导，第一窗口层801保证电流在本层扩散至窗口边缘区域，但由于X为1，电流无法在循环窗口层800中进行递进循环传导与扩展，从而限制了电流扩展的能力，影响出光效果，同时X越大，则第一窗口层801与第二窗口层802的数量越多，电流可在循环窗口层800中，进行多次递进循环传导与扩展，使得出光效果更好，但X不可过于大，X的最大取值范围取决于循环窗口层800的最佳厚度范围，当循环窗口层800的厚度过厚时，会导致循环窗口层800的发热更高，散热效果更差，容易导致LED芯片快速老化，影响使用寿命；
进一步的，在X个周期中的X个第一窗口层801或第二窗口层802中，其掺杂浓度可以递增、递减或者保持不变。
在本实施例中，在一个周期的所述第一窗口层801与所述第二窗口层802中，所述第一窗口层801与所述第二窗口层802的厚度均不大于3um，当第一窗口层801与所述第二窗口层802的厚度过大时，会影响循环窗口层800的整体厚度，因而需保证第一窗口层801与所述第二窗口层802的厚度均不大于3um。
在本实施例中，所述第一窗口层801与所述第二窗口层802的掺杂源为DMZn，具体的，第一窗口层801与第二窗口层802的掺杂源可为DMZn或者是Cp2Mg，但Mg比Zn的扩散系数更小，并且Mg元素在材料生长过程中会产生记忆效应。 Mg元素的记忆效应会对生长重复性材料产生不利影响，因而在本实施例中，优选采用DMZn（二甲基锌）作为本申请的掺杂源；
如图5所示，为进一步说明本申请，在本实施例中引入若干对照组、实验组以及空白组；
其中对照组包括对照组一、对照组二、对照组三、对照组四、对照组五、对照组六以及对照组七；
其中，对照组一的正装红黄光LED芯片与实施例一基本相同，但区别如下：在同一个周期中的第一窗口层801与第二窗口层802中，第一窗口层801掺杂浓度比第二窗口层802掺杂浓度大50%，第一窗口层801与第二窗口层802厚度一致；
对照组二的正装红黄光LED芯片与实施例一基本相同，但区别如下：在同一个周期中的第一窗口层801与第二窗口层802中，第一窗口层801掺杂浓度比第二窗口层802掺杂浓度大50%，第一窗口层801厚度比第二窗口层802厚度厚50%；
对照组三的正装红黄光LED芯片与实施例一基本相同，但区别如下：在同一个周期中的第一窗口层801与第二窗口层802中，第一窗口层801掺杂浓度比第二窗口层802掺杂浓度大50%，第一窗口层801厚度比第二窗口层802厚度薄50%；
对照组四的正装红黄光LED芯片与实施例一基本相同，但区别如下：在同一个周期中的第一窗口层801与第二窗口层802中，第一窗口层801掺杂浓度比第二窗口层802掺杂浓度小50%，第一窗口层801与第二窗口层802厚度一致；
对照组五的正装红黄光LED芯片与实施例一基本相同，但区别如下：在同一个周期中的第一窗口层801与第二窗口层802中，第一窗口层801掺杂浓度比第二窗口层802掺杂浓度小50%，第一窗口层801厚度比第二窗口层802厚度厚50%；
对照组六的正装红黄光LED芯片与实施例一基本相同，但区别如下：在同一个周期中的第一窗口层801与第二窗口层802中，第一窗口层801掺杂浓度比第二窗口层802掺杂浓度相同，第一窗口层801厚度比第二窗口层802厚度厚50%；
对照组六的正装红黄光LED芯片与实施例一基本相同，但区别如下：在同一个周期中的第一窗口层801与第二窗口层802中，第一窗口层801掺杂浓度与第二窗口层802掺杂浓度相同，第一窗口层801厚度比第二窗口层802厚度薄50%；
实验组的正装红黄光LED芯片与实施例一基本相同，但区别如下：在同一个周期中的第一窗口层801与第二窗口层802中，第一窗口层801掺杂浓度比第二窗口层802掺杂浓度小50%，第一窗口层801厚度比第二窗口层802厚度薄50%；
空白组的正装红黄光LED芯片与实施例一基本相同，但区别如下：在同一个周期中的第一窗口层801与第二窗口层802中，第一窗口层801掺杂浓度与第二窗口层802掺杂浓度相同，第一窗口层801厚度与第二窗口层802厚度相同；
上述对照组、实验组以及空白组中，第一窗口层801的掺杂浓度为3E18 atoms/cm3，将上述对照组、实验组以及空白组进行ESD（ElectrostaticDischarge）测试，即静电放电测试，ESD测试是所有电子设备必须要通过的测试，其目的是仿真操作物体在接触设备时产生的放电以及物体对邻近物体之放电，以检测被测设备抵抗静电放电之干扰能力，ESD4000数值代表，在接触放电电压为4000伏特的条件下，测试外延片制成芯片后的产品通过率；
从下表1中可知，对照组一的产品通过率为83%，亮度为135mcd；对照组二的产品通过率为84%，亮度为132mcd；对照组三的产品通过率为86%，亮度为135mcd；对照组四的产品通过率为88%，亮度为138mcd；对照组五的产品通过率为82%，亮度为134mcd；对照组六的产品通过率为79%，亮度为133mcd；对照组七的产品通过率为87%，亮度为138mcd；实验组的产品通过率为95%，亮度为143mcd；空白组的产品通过率为79%，亮度为132mcd。
表1（表中数据均已四舍五入）
可知，实验组的产品通过率更高，且亮度更高，对照组一、对照组二、对照组三、对照组四、对照组五、对照组六、对照组七以及空白组的产品通过率以及亮度较实验组相比均有所降低。
实施例二
在本发明的第二个实施例中，实施例二提供一种正装红黄光LED芯片与实施例一结构大致相同，但区别如下：
所述第一窗口层801与第二窗口层802的厚度比为1：5，即所述第一窗口层801与第二窗口层802之间形成了一定的厚度差，通俗的来讲，高掺杂浓度和高层厚的第二窗口层802能增强电荷的横向扩展能力，相对的低掺杂浓度和低层厚的第一窗口层801的电荷传导能力更好，高掺杂厚的第二窗口层802保证电荷横向扩散，低掺杂薄的第一窗口层801保证电荷快速向下传导，向下传导的电荷再次来到与其相邻的下一层的第二窗口层802中，在该层的电荷进一步外延层的边沿扩散，扩散后再通过下一层的第一窗口层801快速传导，如此往复，形成高低掺杂循环，在相同生长外延厚度的情况下，其扩散效果强于单一重掺杂厚的循环窗口层800。
实施例三
在本发明的第三个实施例中，实施例三提供一种正装红黄光LED芯片与实施例一结构大致相同，但区别如下：
所述第一窗口层801与第二窗口层802的厚度比为1：10，即所述第一窗口层801与第二窗口层802之间形成了较实施例二相比更大厚度差，意味着循环窗口层800具有更好的电流扩展效果，但循环窗口层800的整体厚度是有限的，无论是反复循环的叠层结构的循环窗口层800还是单体加厚的循环窗口层800，它们的目的都是促使空穴电荷扩散和传导的更加均匀，保证辐射复合均匀地发生在有源区，保证大部分光子能出射到器件外部，但在实际生产过程中，循环窗口层800的厚度是有限的，不能无限的加厚，因为循环窗口层800的电流扩展效应虽然会随着第二窗口层802厚度的增加而增大，但将会逐步趋向饱和，并且随着第二窗口层802厚度的增加，会引起窗口层对光的吸收损耗和生长成本的增加，本申请提供的循环窗口层800利用低掺杂区域巧妙地规避的相关的问题，在趋近高掺杂浓度且厚的第二窗口层802的电流扩散饱和极限时，使用低掺杂浓度且薄第一窗口层801加强电荷向下传导，并终止极限扩散厚度，有效地打破饱和极限厚度的壁垒，提升了发光效率。
实施例四
在本发明的第四个实施例中，如图3所示，实施例四提供一种正装红黄光LED芯片的制备方法，所述方法包括以下步骤：
本实施例使用金属有机化学气相沉积设备（MOCVD）生长正装红黄光LED芯片，在本实施例所使用的MOCVD机型为德国Aixtron的2800G4机型。
在本实施例中所使用的金属源包括：三甲基稼(纯度：6N) ，三甲基铟(纯度：6N) ，三甲基铝(纯度：6N) ，二茂基镁(纯度：6N)，二甲基锌（纯度：6N）；特种气体包括：硅烷(纯度：6N，浓度：200ppm)，磷烷(纯度：6N)，砷烷（纯度：6N）；载气包括：经过钯管纯化的氢气和氮气。
S01、提供一衬底100；
本实施例中，优选为GaAs衬底。
在所述衬底100上依次沉积第一半导体层，其中所述第一半导体层包括：在所述衬底上依次沉积的缓冲层200、镜面反射层300、N型层400，所述第一半导体层的沉积过程如下：
S02、在所述衬底100上沉积缓冲层200；
其沉积工艺为：缓冲层200的材料为砷化镓，反应室压力：50mbar，反应室温度：650-750℃，石墨基座转速：6-10r/s，通入10-300sccm的三甲基稼，通入10-300slm的砷烷，使得生长出2-10 um的缓冲层200，同时通入10-200slm的硅烷作为缓冲层200的掺杂源，缓冲层200的掺杂浓度范围是2E16atoms/cm3-7E20 atoms/cm3；
优选的，所述反应室温度优选为720℃，石墨基座转速优选为8r/s，通入的三甲基稼优选为200sccm，通入的砷烷优选为180slm，缓冲层200的厚度优选为6um，同时通入的硅烷优选为150slm，缓冲层200的掺杂浓度优选为2E18 atoms/cm3。
S03、在所述缓冲层200上沉积镜面反射层300；
其沉积工艺为：镜面反射层300的材料为砷化铝和砷化稼铝组成的重复结构材质，反应室压力：50mbar，反应室温度：650-750℃，石墨基座转速：6-10r/s，通入10-200sccm的三甲基铝，通入10-300slm的砷烷，使得生长出砷化铝材质，然后通入10-200sccm的三甲基铝，通入10-300slm的砷烷，通入10-300sccm的三甲基稼，生长出砷化稼铝材质，一层砷化铝和一层砷化稼铝计为一组镜面反射层300，镜面反射层300总组数范围：20-50组，镜面反射层300总厚度范围：2-5um，在生长镜面反射层300时，通入10-200slm的硅烷作为镜面反射层300的掺杂源，保证其掺杂浓度范围是2E16 atoms/cm3 -8E19 atoms/cm3；
优选的，所述反应室温度优选为720℃，石墨基座转速优选为8r/s，通入的三甲基铝优选为170sccm，通入的砷烷优选为200slm，镜面反射层300总组数优选为35组，厚度优选为4um，同时通入的硅烷优选为120slm，镜面反射层300的掺杂浓度优选为6E17 atoms/cm3。
S04、在所述镜面反射层300上沉积N型层400；
其中，所述N型层400包括N型覆盖层以及N型阻挡层，在沉积N型层400过程中还包括以下步骤：
在所述镜面反射层300上沉积N型覆盖层；
其沉积工艺为：N型覆盖层的材料为铝铟磷材质，反应室压力：50mbar，反应室温度：650-750℃，石墨基座转速：6-10r/s，通入50-200sccm的三甲基铝，通入500-1000slm的磷烷，通入400-1000slm的三甲基铟，使得生长出铝铟磷材质，N型覆盖层总厚度范围：50nm-5000nm，在生长N型覆盖层时，通入10-200slm的硅烷作为掺杂源，保证其掺杂浓度范围是1E17 atoms/cm3-6E19 atoms/cm3；
优选的，所述反应室温度优选为720℃，石墨基座转速优选为8r/s，通入的三甲基铝优选为170sccm，通入的磷烷优选为750slm，通入的三甲基铟优选为700slm，N型覆盖层总厚度优选为2500 nm，同时通入的硅烷优选为120slm，N型覆盖层的掺杂浓度优选为1E18atoms/cm3；
在所述N型覆盖层上沉积N型阻挡层；
其沉积工艺为：N型阻挡层的材料为稼铝铟磷材质，反应室压力：50mbar，反应室温度：600-750℃，石墨基座转速：6-10r/s，通入10-100sccm的三甲基铝，通入50-200sccm的三甲基稼，通入500-1000slm的磷烷，通入400-1000slm的三甲基铟，使得生长出稼铝铟磷材质，N型阻挡层总厚度范围：50nm-1000nm，该层不通入掺杂源；
优选的，所述反应室温度优选为680℃，石墨基座转速优选为8r/s，通入的三甲基铝优选为55sccm，通入的三甲基稼优选为125slm，通入的磷烷优选为750slm，通入的三甲基铟优选为700slm，N型阻挡层总厚度优选为500 nm。
在上述步骤S02-步骤S04中，在所述衬底100上依次沉积缓冲层200、镜面反射层300、N型层400，以形成所述第一半导体层。
S05、在所述N型层400上沉积发光层500；
其沉积工艺为：发光层500的材料为不同组分的稼铝铟磷构成的重复性结构材质，反应室压力：50mbar，反应室温度：600-750℃，石墨基座转速：6-10r/s，通入10-100sccm的三甲基铝，通入50-200sccm的三甲基稼，通入500-1000slm的磷烷，通入400-1000slm的三甲基铟，使得生长出稼铝铟磷材质，先生长的稼铝铟磷{AlxGa(1-x)}yIn（1-y）P材质的组分范围是：0≤x＜1，0＜y＜1，后生长的稼铝铟磷{AlxGa(1-x)}yIn（1-y）P材质的组分范围是：0＜X＜1，0＜y＜1；其中先后生长的稼铝铟磷材质的组分x不能相同，这样不同组分的两层稼铝铟磷材质计为1组发光层500，发光层500总组数范围：5-50组，总厚度范围：5nm-500nm，该层不通入掺杂源；
优选的，所述反应室温度优选为680℃，石墨基座转速优选为8r/s，通入的三甲基铝优选为55sccm，通入的三甲基稼优选为125slm，通入的磷烷优选为750slm，通入的三甲基铟优选为700slm，发光层500总组数优选为25组，总厚度优选为300 nm。
在发光层500上沉积第二半导体层，所述第二半导体层包括：在发光层500上依次沉积的P型层600和过渡层700，所述第二半导体层的沉积过程如下：
S06、在所述发光层500上沉积P型层600；
其中，所述P型层600包括P型覆盖层以及P型阻挡层，在沉积P型层600过程中还包括以下步骤：
在所述发光层500上沉积P型阻挡层；
其沉积工艺为：P型阻挡层材料为铝铟磷材质，反应室压力：50mbar，反应室温度：650-750℃，石墨基座转速：6-10r/s，通入10-100sccm的三甲基铝，通入50-200sccm的三甲基稼，通入500-1000slm的磷烷，通入400-1000slm的三甲基铟，使得生长出稼铝铟磷材质，P型阻挡层总厚度范围：50nm-1000nm，该层不通入掺杂源；
优选的，所述反应室温度优选为680℃，石墨基座转速优选为8r/s，通入的三甲基铝优选为55sccm，通入的三甲基稼优选为125slm，通入的磷烷优选为750slm，通入的三甲基铟优选为700slm，P型阻挡层总厚度优选为500 nm；
在所述P型阻挡层上沉积P型覆盖层；
其沉积工艺为：P型覆盖层的材料为铝铟磷材质，反应室压力：50mbar，反应室温度：650-750℃，石墨基座转速：6-10r/s，通入50-200sccm的三甲基铝，通入500-1000slm的磷烷，通入400-1000slm的三甲基铟，使得生长出铝铟磷材质，N型覆盖层总厚度范围：50nm-5000nm，在生长P型覆盖层时，通入5-200sccm的二茂基镁作为掺杂源，保证其掺杂浓度范围是1E17 atoms/cm3-1E21 atoms/cm3；
优选的，所述反应室温度优选为680℃，石墨基座转速优选为8r/s，通入的三甲基铝优选为170sccm，通入的磷烷优选为750slm，通入的三甲基铟优选为700slm，N型覆盖层总厚度优选为2500 nm，同时通入的二茂基镁优选为150slm，N型覆盖层的掺杂浓度优选为6E18atoms/cm3。
S07、在所述P型层600上沉积过渡层700；
其沉积工艺为：过渡层700的材料为稼铝铟磷构成的材质，反应室压力：50mbar，反应室温度：650-750℃，石墨基座转速：6-10r/s，通入5-100sccm的三甲基铝，通入50-200sccm的三甲基稼，通入500-1000slm的磷烷，通入400-1000slm的三甲基铟，使得生长出稼铝铟磷材质，在生长过渡层700时，通入5-200sccm的二茂基镁作为掺杂源，保证其掺杂浓度范围是1E17atoms/cm3 -1E21 atoms/cm3，过渡层700厚度范围是：3-100nm；
优选的，所述反应室温度优选为700℃，石墨基座转速优选为8r/s，通入的三甲基铝优选为55sccm，通入的三甲基镓优选为130 sccm，通入的磷烷优选为750slm，通入的三甲基铟优选为700slm，N型覆盖层总厚度优选为2500 nm，同时通入的二茂基镁优选为150slm，掺杂浓度优选为5E20 atoms/cm3，过渡层700厚度优选为50nm。
在上述步骤S06-S07中，在所述发光层500上依次沉积P型层600以及过渡层700，以形成所述第二半导体层。
S08、在所述过渡层700上交替沉积X个周期的第一窗口层801与第二窗口层802，以形成循环窗口层800，其中，所述第一窗口层801与所述第二窗口层802的掺杂元素为Zn，所述第二窗口层802的掺杂浓度大于所述第一窗口层801的掺杂浓度，在一个周期的所述第一窗口层801与所述第二窗口层802中，所述第一窗口层801与第二窗口层802的厚度比为1：1~10；
其沉积工艺为：循环窗口层800的材料为磷化稼材质，反应室压力：50mbar，反应室温度：780-900℃，石墨基座转速：6-10r/s，通入50-1000sccm的三甲基稼，通入500-1000slm的磷烷，使得生长出磷化稼材质，继续交替沉积X个周期的第一窗口层801与第二窗口层802，循环窗口层800总厚度范围：2-15um，在生长第一窗口层801与第二窗口层802时，通入5-200sccm的二甲基锌作为掺杂源，第一窗口层801掺杂浓度范围是1E16 atoms/cm3-6E19atoms/cm3，第二窗口层802掺杂浓度范围是1E17 atoms/cm3-6E21 atoms/cm3，其中第一窗口层801和第二窗口层802计为1组循环窗口层800，X需不小于2；
优选的，所述反应室温度优选为840℃，石墨基座转速优选为8r/s，通入的三甲基稼优选为500sccm，通入的磷烷优选为750slm，通入的二甲基锌优选为130slm。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种正装红黄光LED芯片，其特征在于，包括：从下至上依次层叠的衬底、第一半导体层、发光层、第二半导体层以及循环窗口层；
其中，所述循环窗口层包括按X 个周期交替排布的第一窗口层与第二窗口层，所述第一窗口层与所述第二窗口层的掺杂元素为Zn，所述第二窗口层的掺杂浓度大于所述第一窗口层的掺杂浓度，在一个周期的所述第一窗口层与所述第二窗口层中，所述第一窗口层与第二窗口层的厚度比为1：1~10。
2.根据权利要求1所述的正装红黄光LED芯片，其特征在于，所述循环窗口层的厚度为2um~15um。
3.根据权利要求1所述的正装红黄光LED芯片，其特征在于，所述第一窗口层与所述第二窗口层的掺杂浓度为1E18atoms/cm3 ~6E21atoms/cm3。
4.根据权利要求1所述的正装红黄光LED芯片，其特征在于，所述第二窗口层的掺杂浓度比所述第一窗口层的掺杂浓度高30%~300%。
5.根据权利要求1所述的正装红黄光LED芯片，其特征在于，所述第一窗口层与所述第二窗口层的交替排布周期X≥2。
6.根据权利要求1所述的正装红黄光LED芯片，其特征在于，在一个周期的所述第一窗口层与所述第二窗口层中，所述第一窗口层与所述第二窗口层的厚度均不大于3um。
7.根据权利要求1所述的正装红黄光LED芯片，其特征在于，所述第一半导体层包括依次层叠在所述衬底上的缓冲层、镜面反射层以及N型层，所述第二半导体层包括依次层叠在所述发光层上的P型层以及过渡层。
8.一种正装红黄光LED芯片的制备方法，所述方法包括以下步骤：
提供一衬底；
在所述衬底上沉积第一半导体层；
在所述第一半导体层上沉积发光层；
在所述发光层上沉积第二半导体层；
在所述第二半导体层上交替沉积X个周期的第一窗口层与第二窗口层，以形成循环窗口层，其中，所述第一窗口层与所述第二窗口层的掺杂元素为Zn，所述第二窗口层的掺杂浓度大于所述第一窗口层的掺杂浓度，在一个周期的所述第一窗口层与所述第二窗口层中，所述第一窗口层与第二窗口层的厚度比为1：1~10。
9.根据权利要求8所述的正装红黄光LED芯片的制备方法，其特征在于，在所述衬底依次沉积缓冲层、镜面反射层、N型层，以形成所述第一半导体层；
在所述发光层上依次沉积P型层、过渡层，以形成第二半导体层。
10.根据权利要求9所述的正装红黄光LED芯片的制备方法，其特征在于，在所述镜面反射层上沉积N型层的步骤中，包括：在所述镜面反射层上依次沉积N型覆盖层以及N型阻挡层，以形成所述N型层；在所述发光层上沉积P型层的步骤中，包括：在所述发光层上依次沉积P型阻挡层以及沉积P型覆盖层，以形成所述P型层。
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