CN115842078A - 深紫外led外延片及其制备方法、led - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种深紫外LED外延片及其制备方法、LED，涉及半导体光器件领域。其中，深紫外LED外延片包括衬底和依次设于衬底上的缓冲层、非掺杂AlGaN层、N型AlGaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型AlGaN层和P型接触层；多量子阱层包括多个交替层叠的量子阱层、第一阶梯应力补偿层和量子垒层；第一阶梯应力补偿层包括依次层叠的第一N极性AlInGaN层、第二N极性AlInGaN层、第一AlN层和第一N极性AlGaN层；第一N极性AlInGaN层掺杂元素为Mg，第二N极性AlInGaN层的掺杂元素为Mg和Si，且Mg的掺杂浓度＞Si的掺杂浓度。实施本发明，可有效提升外延片的发光效率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体光电器件领域，尤其涉及一种深紫外LED外延片及其制备方法、LED。
背景技术
深紫外波段（UVC）的LED，其体积小、耗能低、寿命长、环保无毒，特别是发光波长在200nm-280nm的深紫外LED因具有传统的光源所没有的特性而受到了人们的普遍关注，在生物杀毒、紫外固化、护照验证等方面有广泛的应用，具有广阔的市场前景。
目前深紫外LED主要采用AlGaN作为主要生长材料，利用金属有机气相沉积（MOCVD）外延生长方法生长。目前AlGaN基深紫外LED因以下问题严重限制其发光效率的提升：多量子阱层晶格结构为纤锌矿结构，这种结构缺少变换对称性，在材料内部容易产生自发极化，同时量子阱层和量子垒层的晶格常数不匹配，会产生应力，导致压电极化现象。自发极化和压电极化的共同作用致使量子阱内部存在很大的电场，导致量子阱的能带倾斜。并且，随着注入电流的增大，LED会出现电子溢流，电子越过多量子阱层，进入P型层和空穴发生非辐射复合，导致进入到多量子阱层的空穴浓度和注入效率降低，致使量子阱发光效率降低，降低深紫外LED的发光效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种深紫外LED外延片及其制备方法，其可有效提升深紫外LED的发光效率。
本发明还要解决的技术问题在于，提供一种深紫外LED，其发光效率高。
为了解决上述问题，本发明公开了一种深紫外LED外延片，包括衬底和依次设于所述衬底上的缓冲层、非掺杂AlGaN层、N型AlGaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型AlGaN层和P型接触层；所述多量子阱层包括多个交替层叠的量子阱层、第一阶梯应力补偿层和量子垒层；
其中，所述第一阶梯应力补偿层包括依次层叠的第一N极性AlInGaN层、第二N极性AlInGaN层、第一AlN层和第一N极性AlGaN层；
其中，所述第一N极性AlInGaN层掺杂元素为Mg，所述第二N极性AlInGaN层的掺杂元素为Mg和Si，且所述第二N极性AlInGaN层中，Mg的掺杂浓度＞Si的掺杂浓度。
作为上述技术方案的改进，所述第一N极性AlInGaN层中Mg的掺杂浓度为1×1016cm-3-2×1017cm-3；所述第二N极性AlInGaN层中Mg的掺杂浓度为1×1016cm-3-2×1017cm-3，Si的掺杂浓度为1×1015cm-3-2×1016cm-3。
作为上述技术方案的改进，所述第一N极性AlInGaN层中Al组分的占比为0.6-0.8，In组分占比为0.01-0.03；
所述第二N极性AlInGaN层中Al组分的占比为0.5-0.7，In组分占比为0.01-0.03；
所述第一AlN层中Al组分的占比为0.4-0.7；所述第一N极性AlGaN层中Al组分的占比为0.3-0.6；
所述第一N极性AlInGaN层的厚度为3nm-4nm，所述第二N极性AlInGaN层的厚度为3nm-4nm，所述第一AlN层的厚度为1nm-2nm，所述第一N极性AlGaN层的厚度为1nm-2nm。
作为上述技术方案的改进，所述第一N极性AlInGaN层中Al组分沿外延片的生长方向逐渐降低；所述第二N极性AlInGaN层中Al组分沿外延片的生长方向逐渐降低；所述第一AlN层中Al组分沿外延片的生长方向逐渐降低；所述第一N极性AlGaN层中Al组分沿外延片的生长方向逐渐降低。
作为上述技术方案的改进，所述多量子阱层包括多个交替层叠的第二阶梯应力补偿层、量子阱层、第一阶梯应力补偿层和量子垒层；
所述第二阶梯应力补偿层包括依次层叠的第二N极性AlGaN层、第二AlN层和第三N极性AlInGaN层，其中，所述第三N极性AlInGaN层的掺杂元素为Si，Si的掺杂浓度为1×1016cm-3-2×1017cm-3；
所述第二N极性AlGaN层中Al组分的占比为0.6-0.8；所述第二AlN层中Al组分的占比为0.4-0.7；所述第三N极性AlInGaN层中Al组分的占比为0.3-0.6。
作为上述技术方案的改进，所述第二N极性AlGaN层中Al组分沿外延片的生长方向逐渐降低；所述第二AlN层中Al组分沿外延片的生长方向逐渐降低；所述第三N极性AlInGaN层中Al组分沿外延片的生长方向逐渐降低；
所述第二N极性AlGaN层的厚度为1nm-2nm；所述第二AlN层的厚度为1nm-2nm；所述第三N极性AlInGaN层的厚度为3nm-4nm。
相应的，本发明还公开了一种深紫外LED外延片的制备方法，用于制备上述的深紫外LED外延片，其特征在于，包括：
提供衬底，在所述衬底上依次生长缓冲层、非掺杂AlGaN层、N型AlGaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型AlGaN层和P型接触层；所述多量子阱层包括多个交替层叠的量子阱层、第一阶梯应力补偿层和量子垒层；所述第一阶梯应力补偿层包括依次层叠的第一N极性AlInGaN层、第二N极性AlInGaN层、第一AlN层和第一N极性AlGaN层；
其中，所述第一阶梯应力补偿层生长时所采用的V/Ⅲ比为2000-5000，所述量子阱层生长时所采用的V/Ⅲ比为500-1000，所述量子垒层生长时所采用的V/Ⅲ比为500-1000。
作为上述技术方案的改进，所述第一阶梯应力补偿层的生长温度为850℃-950℃，生长压力为50torr-300torr；
所述第一N极性AlInGaN层生长时采用的载气为氮气；所述第二N极性AlInGaN层生长时采用的载气为氢气和氮气的混合气，其中氢气和氮气的体积比为0.5:1-2:1。
作为上述技术方案的改进，所述多量子阱层包括多个交替层叠的第二阶梯应力补偿层、量子阱层、第一阶梯应力补偿层和量子垒层；所述第二阶梯应力补偿层的生长温度为850℃-950℃，生长压力为50torr-300torr，生长时采用的Ⅴ/Ⅲ比为2000-5000；
其中，所述第二阶梯应力补偿层包括依次层叠的第二N极性AlGaN层、第二AlN层和第三N极性AlInGaN层；所述第三N极性AlInGaN层生长时采用的载气为氢气。
相应的，本发明还公开了一种深紫外LED，其包括上述的深紫外LED外延片。
实施本发明，具有如下有益效果：
1. 本发明的深紫外LED外延片，在量子阱层和量子垒层之间设置第一阶梯应力补偿层，其包括依次层叠的第一N极性AlInGaN层、第二N极性AlInGaN层、第一AlN层和第一N极性AlGaN层。第一阶梯应力补偿层的晶格常数与量子阱层的晶格常数形成良好的匹配，有效缓解量子阱层和量子垒层之间的晶格失配，减少由于晶格失配而产生的压力，避免在压力作用下出现压电极化，减少内部电场，减少量子阱中的能带倾斜，增加电子和空穴波函数交叠程度，从而提高LED器件发光效率；此外，N极性结构中，极化场的方向与外加偏压场方向相反，极化场削弱了量子阱中的总电场，促使量子阱能带拉平，电子空穴波函数更加重叠，提高了量子阱的发光效率，并且N极性结构中相反的极化电场可使得多量子阱层和电子阻挡层界面处的有效势垒大大提高，更好地抑制电子的溢出，进一步提高内量子效率；第一N极性AlInGaN层的掺杂元素为Mg，可增加空穴浓度，第二N极性AlInGaN层的掺杂为Mg和Si，可以适当地激活Mg的电离，提高空穴的迁移率，增加空穴浓度，提高空穴对发光层的注入，提高器件发光效率，同时避免过多的Mg掺杂来的晶体缺陷增多；第一AlN层可降低AlGaN基外延材料缺陷密度，降低错位密度，提高晶体质量，减小AlGaN基材料中存在的极化电场，提高发光效率；第一N极性AlGaN层作为生长量子垒层之前的隔绝层，可使量子阱垒界面光滑，增加量子阱层和量子垒层的相互隔绝性，提升整体晶体质量，提升量子阱有源区的光电性能，提高LED发光效率。
2. 本发明的深紫外LED外延片，还包括第二阶梯应力补偿层，其包括依次层叠的第二N极性AlGaN层、第二AlN层和第三N极性AlInGaN层。第二阶梯应力补偿层可进一步缓解量子阱层和量子垒层之间的晶格失配，减少内部电场，增加电子浓度，提高发光效率；并且，依次层叠的第二N极性AlGaN层、第二AlN层和第三N极性AlInGaN层之间形成二维电子气，二维电子气对多量子阱层中的电子存在排斥力，能有效将电子限制在多量子阱层中，促进电子和空穴之间的复合，提高发光效率。
3. 本发明的深紫外LED外延片，第一阶梯应力补偿层包括依次层叠的第一N极性AlInGaN层、第二N极性AlInGaN层、第一AlN层和第一N极性AlGaN层，每层中的Al组分沿外延片的生长方向逐渐降低；第二阶梯应力补偿层包括依次层叠的第二N极性AlGaN层、第二AlN层和第三N极性AlInGaN层，每层中的Al组分沿外延片的生长方向逐渐降低。基于这种设计，可产生一定的极化电场差，并且由此感应产生极化空穴，实现极化空穴对背景电子的全补偿，实现电子和空穴的完全补偿，避免由Al组分引起的自发极化和压电极化效应。
附图说明
图1是本发明一实施例中深紫外LED外延片的结构示意图；
图2是本发明一实施例中多量子阱层的结构示意图；
图3是本发明一实施例中第一阶梯应力补偿层的结构示意图；
图4是本发明另一实施例中多量子阱层的结构示意图；
图5是本发明一实施例中第二阶梯应力补偿层的结构示意图；
图6是本发明一实施例中深紫外LED外延片的制备方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明作进一步地详细描述。
参考图1~图3，本发明公开了一种深紫外LED外延片，包括衬底1和依次设于衬底1上的缓冲层2、非掺杂AlGaN层3、N型AlGaN层4、多量子阱层5、电子阻挡层6、P型AlGaN层7和P型接触层8；多量子阱层5包括多个交替层叠的量子阱层51、第一阶梯应力补偿层52和量子垒层53，周期数为6-12个。
其中，第一阶梯应力补偿层52包括依次层叠的第一N极性AlInGaN层521、第二N极性AlInGaN层522、第一AlN层523和第一N极性AlGaN层524；基于这种设置，第一阶梯应力补偿层52的晶格常数与量子阱层51的晶格常数形成良好的匹配，有效缓解量子阱层51和量子垒层53之间的晶格失配，减少由于晶格失配而产生的压力，避免在压力作用下出现压电极化，减少内部电场，减少量子阱层51中的能带倾斜，增加电子和空穴波函数交叠程度，从而提高LED器件发光效率；此外，N极性结构中，极化场的方向与外加偏压场方向相反，极化场削弱量子阱中的总电场，促使量子阱能带拉平，电子空穴波函数更加重叠，提高了量子阱的发光效率，并且N极性结构中相反的极化电场可使得多量子阱层和电子阻挡层界面处的有效势垒大大提高，更好的抑制电子的溢出，进一步提高内量子效率；第一N极性AlInGaN层521掺杂元素为Mg，可增加空穴浓度，第二N极性AlInGaN层522的掺杂元素为Mg和Si，可以适当地激活Mg的电离，提高空穴的迁移率，增加空穴浓度，提高空穴对发光层的注入，提高器件发光效率，同时避免过多的Mg掺杂来的晶体缺陷增多；第一AlN层523可降低AlGaN基外延材料缺陷密度，降低错位密度，提高晶体质量，减小AlGaN基材料中存在的极化电场，提高发光效率；第一N极性AlGaN层524作为生长量子垒层之前的隔绝层，可使量子阱垒界面光滑，增加量子阱层51和量子垒层53的相互隔绝性，提升整体晶体质量，提升量子阱有源区的光电性能，提高LED发光效率。
具体的，第一N极性AlInGaN层521中Mg的掺杂浓度为1×1015cm-3-1×1018cm-3，掺杂浓度过高会导致晶格质量下降，掺杂浓度过低无法有效提高空穴浓度。示例性的，Mg的掺杂浓度为3×1015cm-3、2×1016cm-3、3×1016cm-3、4×1016cm-3、5×1016cm-3、6×1016cm-3、7×1016cm-3、8×1016cm-3、9×1016cm-3或8×1017cm-3，但不限于此。优选的，第一N极性AlInGaN层521中Mg的掺杂浓度为1×1016cm-3-2×1017cm-3。
第二N极性AlInGaN层522中Mg的掺杂浓度为1×1015cm-3-1×1018cm-3，掺杂浓度过高会导致晶格质量下降，掺杂浓度过低无法有效提高空穴浓度，示例性的，Mg的掺杂浓度为5×1015cm-3、2×1016cm-3、3×1016cm-3、4×1016cm-3、5×1016cm-3、6×1016cm-3、7×1016cm-3、8×1016cm-3、9×1016cm-3或8×1017cm-3，但不限于此。Si的掺杂浓度为1×1014cm-3-5×1016cm-3，掺杂浓度过高会降低空穴浓度，掺杂浓度过低则无法激活Mg的电离，示例性的，Si的掺杂浓度为2×1014cm-3、6×1014cm-3、1×1015cm-3、3×1015cm-3、9×1015cm-3、2×1016cm-3、3×1016cm-3或4×1016cm-3，但不限于此。优选的，第二N极性AlInGaN层522中Mg的掺杂浓度为1×1016cm-3-2×1017cm-3，Si的掺杂浓度为1×1015cm-3-2×1016cm-3。
其中，第一N极性AlInGaN层521中，Al组分的占比为0.6-0.8。优选的，在本发明的一个实施例中，第一N极性AlInGaN层521中Al组分沿外延片的生长方向逐渐降低，具体的可由0.7-0.8逐渐降低至0.6-0.7。基于这种设置，可以降低极化电场，提高发光效率。进一步优选的，第一N极性AlInGaN层521中Al组分沿外延片的生长方向逐渐降低，且Al组分的最低值与第二N极性AlInGaN层522中Al组分的最高值相同。基于这种设置，可进一步强化梯度结构，降低极化电场。第一N极性AlInGaN层521中，In组分的占比为0.01-0.03。In组分在这个范围内可起到良好的过渡作用。示例性的，第一N极性AlInGaN层521中，In组分的占比为0.014、0.016、0.018、0.02、0.022、0.024、0.026、0.028，但不限于此。
第二N极性AlInGaN层522中，Al组分的占比为0.5-0.7。优选的，在本发明的一个实施例中，第二N极性AlInGaN层522中Al组分沿外延片的生长方向逐渐降低，具体的可由0.6-0.7逐渐降低至0.5-0.6。基于这种设置，可以降低极化电场，提高发光效率。进一步优选的，第二N极性AlInGaN层522中Al组分沿外延片的生长方向逐渐降低，且Al组分的最低值与第一AlN层523中Al组分的最高值相同。基于这种设置，可进一步强化梯度结构，降低极化电场。第二N极性AlInGaN层522中，In组分的占比为0.01-0.03。In组分在这个范围内可起到良好的过渡作用。示例性的，第二N极性AlInGaN层522中，In组分的占比为0.014、0.016、0.018、0.02、0.022、0.024、0.026、0.028，但不限于此。
第一AlN层523中Al组分的占比为0.4-0.7。优选的，在本发明的一个实施例中，第一AlN层523中Al组分沿外延片的生长方向逐渐降低，具体的可由0.6-0.7逐渐降低至0.4-0.5。基于这种设置，可以降低极化电场，提高发光效率。进一步优选的，第一AlN层523中Al组分沿外延片的生长方向逐渐降低，且Al组分的最低值与第一N极性AlGaN层524中Al组分的最高值相同。基于这种设置，可进一步强化梯度结构，降低极化电场。
第一N极性AlGaN层524中Al组分的占比为0.3-0.6。优选的，在本发明的一个实施例中，第一N极性AlGaN层524中Al组分沿外延片的生长方向逐渐降低，具体的可由0.5-0.6降低至0.3-0.4。基于这种设置，可以降低极化电场，提高发光效率。进一步优选的，第一N极性AlGaN层524中Al组分的最高值与第一ALN层523中Al组分的最低值相同。基于这种设置，可进一步强化梯度结构，降低极化电场。
其中，第一N极性AlInGaN层521的厚度为1nm-5nm，当其厚度＜1nm时，难以有效提高空穴浓度；当其厚度＞5nm时，会带来过多的缺陷，降低发光效率。示例性的，第一N极性AlInGaN层521的厚度为1.5nm、2.2nm、3.3nm、3.5nm、4.2nm、4.6nm或4.8nm，但不限于此。优选的，第一N极性AlInGaN层521的厚度为3nm-4nm。
第二N极性AlInGaN层522的厚度为1nm-5nm当其厚度＜1nm时，无法有效提高空穴浓度，当其厚度＞5nm时，会带来过多的缺陷，降低发光效率。示例性的，第二N极性AlInGaN层522的厚度为1.2nm、1.6nm、2nm、2.4nm、2.8nm、3.2nm、3.6nm、4nm或4.5nm，但不限于此。优选的，第二N极性AlInGaN层522的厚度为3nm-4nm。
第一AlN层523的厚度为0.5nm-4nm，当其厚度＜0.5nm时，无法有效降低错位密度、提高晶体质量；当其厚度＞4nm时，容易出现裂纹。示例性的，第一AlN层523的厚度为0.8nm、1.2nm、1.6nm、2nm、2.4nm、2.6nm、3nm、3.2nm或3.8nm，但不限于此。优选的，第一AlN层523的厚度为1nm-2nm。
第一N极性AlGaN层524的厚度为0.5nm-4nm，当其厚度＜0.5nm时，无法有效实现量子阱层51和量子垒层53之间的隔绝；当其厚度＞4nm时，会增加外延片成本。示例性的，第一N极性AlGaN层524的厚度为0.8nm、1.2nm、1.6nm、2nm、2.4nm、2.6nm、3nm、3.2nm或3.8nm，但不限于此。优选的，第一N极性AlGaN层524的厚度为1nm-2nm。
优选的，参考图1、图4和图5，在本发明的另一个实施例中，多量子阱层5包括多个交替层叠的第二阶梯应力补偿层54、量子阱层51、第一阶梯应力补偿层52和量子垒层53；第二阶梯应力补偿层54包括依次层叠的第二N极性AlGaN层541、第二AlN层542和第三N极性AlInGaN层543。基于这种设置，可进一步缓解量子阱层51和量子垒层53之间的晶格失配，减少内部电场，增加电子浓度，提高发光效率；并且，依次层叠的第二N极性AlGaN层541、第二AlN层542和第三N极性AlInGaN层543之间形成二维电子气，二维电子气对多量子阱层5中的电子存在排斥力，能有效将电子限制在多量子阱层中，促进电子和空穴之间的复合，提高发光效率。
其中，第三N极性AlInGaN层543的掺杂元素为Si，Si的掺杂浓度为8×1015cm-3-5×1017cm-3，掺杂浓度过高会导致晶格质量下降，掺杂浓度过低无法有效提高电子浓度。示例性的，Si的掺杂浓度为9×1015cm-3、3×1016cm-3、6×1016cm-3、9×1016cm-3、1×1017cm-3、3×1017cm-3或4×1017cm-3，但不限于此。
第二N极性AlGaN层541中Al组分的占比为0.6-0.8。优选的，在本发明的一个实施例中，第二N极性AlGaN层541中Al组分沿外延片的生长方向逐渐降低，具体的可由0.7-0.8降低至0.6-0.7。基于这种设置，可以降低极化电场，提高发光效率。进一步优选的，第二N极性AlGaN层541中Al组分的最低值与第二AlN层542中Al组分的最高值相同。基于这种设置，可进一步强化梯度结构，降低极化电场。
第二AlN层542中Al组分的占比为0.4-0.7。优选的，在本发明的一个实施例中，第二AlN层542中Al组分沿外延片的生长方向逐渐降低，具体的可由0.6-0.7降低至0.4-0.5。基于这种设置，可以降低极化电场，提高发光效率。进一步优选的，第二AlN层542中Al组分的最低值与第三N极性AlInGaN层543中Al组分的最高值相同。基于这种设置，可进一步强化梯度结构，降低极化电场。
第三N极性AlInGaN层543中Al组分的占比为0.3-0.6。优选的，在本发明的一个实施例中，第三N极性AlInGaN层543中Al组分沿外延片的生长方向逐渐降低，具体的可由0.5-0.6降低至0.3-0.4。基于这种设置，可以降低极化电场，提高发光效率。进一步优选的，第三N极性AlInGaN层543中Al组分的最高值与第二AlN层542中Al组分的最低值相同。基于这种设置，可进一步强化梯度结构，降低极化电场。第三N极性AlInGaN层543中In组分的占比为0.01-0.03。In组分在这个范围内可起到良好的过渡作用。示例性的，第三N极性AlInGaN层543中In组分的占比为0.014、0.016、0.018、0.02、0.022、0.024、0.026、0.028，但不限于此。
其中，第二N极性AlGaN层541的厚度为0.5nm-5nm，当其厚度＜0.5nm时，无法有效实现量子阱层51和量子垒层53之间的隔绝；当其厚度＞5nm时，会增加外延片成本。示例性的，第二N极性AlGaN层541的厚度为0.8nm、1.2nm、1.6nm、2.4nm、2.8nm、3.2nm、3.4nm或3.8nm，但不限于此。优选的，第二N极性AlGaN层541的厚度为1nm-2nm。
第二AlN层542的厚度为0.5nm-4nm，当其厚度＜0.5nm时，无法有效降低错位密度、提高晶体质量；当其厚度＞4nm时，容易出现裂纹。示例性的，第二AlN层542的厚度为0.8nm、1.2nm、1.6nm、2nm、2.4nm、2.6nm、3nm、3.2nm或3.8nm，但不限于此。
第三N极性AlInGaN层543的厚度为1nm-5nm，当其厚度＜1nm时，难以有效提高电子浓度；当其厚度＞5nm时，会带来过多的缺陷，降低发光效率。示例性的，第三N极性AlInGaN层543的厚度为1.3nm、1.6nm、2nm、2.6nm、2.9nm、3.3nm、3.5nm或3.9nm，但不限于此。优选的，第三N极性AlInGaN层543的厚度为3nm-4nm。
其中，量子阱层51为AlαGa1-αN层，但不限于此。量子阱层51中Al组分的占比（即α）为0.2-0.6。量子阱层51的厚度为2nm-5nm，示例性的为2.5nm、3nm、3.5nm、4nm或4.5nm，但不限于此。
其中，量子垒层53为AlβGa1-βN层，但不限于此。量子垒层53中Al组分的占比（即β）为0.4-0.8。量子垒层53的厚度为5nm-15nm，示例性的为6nm、7nm、8nm、9nm、10nm、11nm、12nm、13nm、14nm，但不限于此。
其中，衬底1可为蓝宝石衬底、硅衬底、碳化硅衬底，但不限于此。
其中，缓冲层2可为AlN层和/或AlGaN层，但不限于此。缓冲层2的厚度为20nm-200nm，示例性的为40nm、60nm、80nm、100nm、120nm、140nm、160nm或180nm，但不限于此。
其中，非掺杂AlGaN层3的厚度1μm-5μm，示例性的为1μm、1.5μm、2μm、2.5μm、3μm、3.5μm、4μm或4.5μm，但不限于此。
其中，N型AlGaN层4的掺杂元素为Si，但不限于此。N型AlGaN层4的掺杂浓度为1×1019cm-3-5×1020cm-3，厚度为1μm-5μm。
其中，电子阻挡层6可以有效地限制电子溢流，也可以减少对空穴的阻挡，提升空穴向量子阱的注入效率，减少载流子俄歇复合，提高深紫外LED的发光效率。具体的，电子阻挡层6为AlγGa1-γN层，但不限于此。具体的，电子阻挡层6的厚度为10nm-50nm，AlγGa1-γN层中γ为0.4-0.8。
其中，P型AlGaN层7的掺杂元素为Mg，其掺杂浓度为1×1019cm-3-5×1020cm-3。P型AlGaN层7的厚度为100nm-200nm。
其中，P型接触层8为Mg掺杂AlGaN层。具体的，P型接触层8中Mg的掺杂浓度为5×1019cm-3-5×1020cm-3，P型接触层8的厚度为10nm-50nm。
相应的，参考图6，本发明还公开了一种深紫外LED外延片的制备方法，其用于制备上述的深紫外LED外延片，其包括以下步骤：
S100：提供衬底；
具体的，该衬底为蓝宝石衬底、硅衬底、碳化硅衬底，但不限于此。优选的为蓝宝石衬底。
优选的，在本发明的一个实施例之中，将衬底加载至MOCVD中，在1000℃-1200℃、200torr-600torr、氢气气氛下退火5min-8min，以去除衬底表面的颗粒、氧化物等杂质。
S200：在衬底上生长缓冲层；
具体的，可采用MOCVD生长AlGaN层作为缓冲层，或采用PVD生长AlN层作为缓冲层，但不限于此。优选的，采用PVD生长AlN层。
S300：在缓冲层上生长非掺杂AlGaN层；
具体地，在本发明的一个实施例之中，在MOCVD中生长非掺杂AlGaN层，生长温度为1000℃-1300℃，生长压力为50torr-500torr。
S400：在非掺杂AlGaN层上生长N型AlGaN层；
具体的，采用MOCVD生长N型AlGaN层，生长温度为1000℃-1300℃，生长压力为50torr-200torr。
S500：在N型AlGaN层上生长多量子阱层；
具体的，在本发明的一个实施例之中，S500包括：
S510：在N型AlGaN层上生长第二阶梯应力补偿层；
具体的，在本发明的一个实施例中，S510包括：
S511：在N型AlGaN层上生长第二N极性AlGaN层；
具体的，在本发明的一个实施例之中，在MOCVD中生长第二N极性AlGaN层，其生长温度为850℃-950℃，生长压力为50torr-300torr，V/III比为2000-5000。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入TMAl作为Al源，通入TMGa作为Ga源，以H2和N2作为载气。采用较高的V/III比保证其呈N极性。
S512：在第二N极性AlGaN层上生长第二AlN层；
具体的，在MOCVD中生长第二AlN层，其生长条件与本领域常见的AlN层的生长条件相同。优选的，在本发明的一个实施例之中，第二AlN层的生长温度为850℃-950℃，生长压力为50torr-300torr，V/III比为2000-5000。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入TMAl作为Al源，以H2和N2作为载气。采用较高的V/III比保证其呈N极性。
S513：在第二AlN层上生长第三N极性AlInGaN层；
具体的，在MOCVD中生长第三N极性AlInGaN层，其生长条件与本领域常见的AlInGaN层的生长条件相同。优选的，在本发明的一个实施例中，第三N极性AlInGaN层的生长温度为850℃-950℃，生长压力为50torr-300torr，V/III比为2000-5000。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入TMAl作为Al源，通入TMGa作为Ga源，通入TMIn作为In源，以H2作为载气。采用较高的V/III比保证其N极性，使用H2气氛处理，使得阱垒界面光滑，增加量子阱与量子垒的相互隔绝性，提升发光效率。
S520：在第二阶梯应力补偿层上生长量子阱层；
具体的，在MOCVD中生长量子阱层，生长温度为950℃-1050℃，生长压力为50torr-300torr，V/III比为500-1000。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入TMAl作为Al源，通入TMGa作为Ga源，通入TMIn作为In源，以H2作为载气。采用较低的V/III比保证量子阱层的Ga极性。
S530：在量子阱层上生长第一阶梯应力补偿层；
具体的，在本发明的一个实施例中，S530包括：
S531：在量子阱层生长第一N极性AlInGaN层；
具体的，在MOCVD中生长第一N极性AlInGaN层，其生长条件与本领域常见的AlInGaN层的生长条件相同。优选的，在本发明的一个实施例中，第一N极性AlInGaN层的生长温度为850℃-950℃，生长压力为50torr-300torr，V/III比为2000-5000。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入TMAl作为Al源，通入TMGa作为Ga源，通入TMIn作为In源，以N2作为载气。采用较高的V/III比保证其N极性，使用N2气氛处理，使得阱垒界面光滑，增加量子阱与量子垒的相互隔绝性，提升发光效率。
S532：在第一N极性AlInGaN层上生长第二N极性AlInGaN层；
具体的，在MOCVD中生长第二N极性AlInGaN层，其生长条件与本领域常见的AlInGaN层的生长条件相同。优选的，在本发明的一个实施例中，第二N极性AlInGaN层的生长温度为850℃-950℃，生长压力为50torr-300torr，V/III比为2000-5000。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入TMAl作为Al源，通入TMGa作为Ga源，通入TMIn作为In源，采用的载气为氢气和氮气的混合气，其中氢气和氮气的体积比为0.5:1-2:1。采用较高的V/III比保证其N极性，使用H2和N2气氛处理，使得阱垒界面光滑，增加量子阱与量子垒的相互隔绝性，提升发光效率。
S533：在第二N极性AlInGaN层上生长第一AlN层；
具体的，在MOCVD中生长第一AlN层，其生长条件与本领域常见的AlN层的生长条件相同。优选的，在本发明的一个实施例之中，第一AlN层的生长温度为850℃-950℃，生长压力为50torr-300torr，V/III比为2000-5000。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入TMAl作为Al源，以H2和N2作为载气。采用较高的V/III比保证其N极性。
S534：在第一AlN层上生长第一N极性AlGaN层；
具体的，在MOCVD中生长第一N极性AlGaN层，其生长条件与本领域常见的N极性AlGaN层的生长条件相同。优选的，在本发明的一个实施例之中，在MOCVD中生长第一N极性AlGaN层，其生长温度为850℃-950℃，生长压力为50torr-300torr，V/III比为2000-5000。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入TMAl作为Al源，通入TMGa作为Ga源，以H2和N2作为载气。采用较高的V/III比保证其N极性。
S540：在第一N极性AlGaN层上生长量子垒层；
具体的，在MOCVD中生长量子垒层，生长温度为850℃-950℃，生长压力为50torr-300torr，V/III比为500-1000。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入TMAl作为Al源，通入TMGa作为Ga源，以H2作为载气。采用较低的V/III比保证量子垒层的Ga极性。
S600：在多量子阱层上生长电子阻挡层；
具体的，采用MOCVD生长电子阻挡层，生长温度为1000℃-1100℃，生长压力为100torr-300torr。
S700：在电子阻挡层上生长P型AlGaN层；
具体的，采用MOCVD生长P型AlGaN层，生长温度为1000℃-1100℃，生长压力为100torr-600torr。
S800：在P型AlGaN层上生长P型接触层；
具体的，采用MOCVD生长P型接触层，生长温度为1000℃-1100℃，生长压力为100torr-600torr。
下面以具体实施例对本发明进行进一步说明：
实施例1
本实施例提供一种用于深紫外LED的外延片，参考图1~图3，包括衬底1和依次设于衬底1上的缓冲层2、非掺杂AlGaN层3、N型AlGaN层4、多量子阱层5、电子阻挡层6、P型AlGaN层7和P型接触层8。
其中，衬底1为蓝宝石衬底；缓冲层2为AlN层，其厚度为100nm；非掺杂AlGaN层3的厚度为2μm；N型AlGaN层4中Si的掺杂浓度为2.5×1019cm-3，其厚度为2μm。
其中，多量子阱层5包括多个交替层叠的量子阱层51、第一阶梯应力补偿层52和量子垒层53，周期数为9个。其中，量子阱层51为AlαGa1-αN层（α=0.2），其厚度为3.5nm。
其中，第一阶梯应力补偿层52包括依次层叠的第一N极性AlInGaN层521、第二N极性AlInGaN层522、第一AlN层523和第一N极性AlGaN层524。其中，第一N极性AlInGaN层521中Mg的掺杂浓度为2×1016cm-3，Al组分的占比为0.6，In组分的占比为0.02，厚度为3nm。第二N极性AlInGaN层522中Mg的掺杂浓度为2×1016cm-3，Si的掺杂浓度为3×1015cm-3，Al组分的占比为0.5，且恒定不变，In组分的占比为0.02，厚度为3nm。第一AlN层523中Al组分的占比为0.4，且恒定不变，厚度为2nm。第一N极性AlGaN层524中Al组分的占比为0.3，且恒定不变，厚度为2nm。
其中，量子垒层53为AlβGa1-βN（β=0.4）层，厚度为11nm。
其中，电子阻挡层6为AlγGa1-γN层（γ=0.65），厚度为30nm。P型AlGaN层7的厚度为150nm，Mg掺杂浓度为5×1019cm-3。P型接触层8为Mg掺AlGaN层，Mg掺杂浓度为1×1020cm-3，厚度为15nm。
本实施例中用于深紫外LED的外延片的制备方法包括以下步骤：
（1）提供衬底；将衬底加载至MOCVD中，在1120℃、400torr、氢气气氛下退火6min。
（2）在衬底上生长缓冲层；
具体的，采用PVD生长AlN层。
（3）在缓冲层上生长非掺杂AlGaN层；
具体的，采用MOCVD生长非掺杂AlGaN层，生长温度为1200℃，生长压力为100torr。
（4）在非掺杂AlGaN层上生长N型AlGaN层；
具体的，采用MOCVD生长N型AlGaN层，生长温度为1200℃，生长压力100torr。
（5）在N型AlGaN层上生长多量子阱层；
每个多量子阱层的制备方法包括：
（Ⅰ）在N型AlGaN层上生长量子阱层；
具体的，在MOCVD中生长量子阱层，生长温度为950℃，生长压力为200torr，V/III比为600。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入TMAl作为Al源，通入TMGa作为Ga源，通入TMIn作为In源，以H2作为载气。
（Ⅱ）在量子阱层上生长第一N极性AlInGaN层；
具体的，在MOCVD中生长第一N极性AlInGaN层，生长温度为930℃，生长压力为200torr，V/III比为2500。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入TMAl作为Al源，通入TMGa作为Ga源，通入TMIn作为In源，以N2作为载气。
（Ⅲ）在第一N极性AlInGaN层上生长第二N极性AlInGaN层；
具体的，在MOCVD中生长第二N极性AlInGaN层，生长温度为930℃，生长压力为200torr，V/III比为2500。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入TMAl作为Al源，通入TMGa作为Ga源，通入TMIn作为In源，采用的载气为氢气和氮气的混合气，其中氢气和氮气的体积比为1:1。
（Ⅳ）在第二N极性AlInGaN层上生长第一AlN层；
具体的，在MOCVD中生长第一AlN层，生长温度为930℃，生长压力为200torr，V/III比为2500。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入TMAl作为Al源，以H2和N2作为载气。
（Ⅴ）在第一AlN层上生长第一N极性AlGaN层；
具体的，在MOCVD中生长第一N极性AlGaN层，其生长温度为930℃，生长压力为200torr，V/III比为2500。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入TMAl作为Al源，通入TMGa作为Ga源，以H2和N2作为载气。
（Ⅵ）在第一N极性AlGaN层上生长量子垒层；
具体的，在MOCVD中生长量子垒层，生长温度为930℃，生长压力为200torr，V/III比为600。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入TMAl作为Al源，通入TMGa作为Ga源，以H2作为载气。
（6）在多量子阱层上生长电子阻挡层；
具体的，采用MOCVD生长AlγGa1-γN层，作为电子阻挡层。生长温度为1050℃，生长压力200torr。
（7）在电子阻挡层上生长P型AlGaN层；
具体的，采用MOCVD生长P型AlGaN层，生长温度为1050℃，生长压力为200torr。
（8）在P型AlGaN层上生长P型接触层；
具体的，采用MOCVD生长P型接触层，生长温度为1050℃，生长压力200torr。
实施例2
本实施例提供一种用于深紫外LED的外延片，参考图1~图3，包括衬底1和依次设于衬底1上的缓冲层2、非掺杂AlGaN层3、N型AlGaN层4、多量子阱层5、电子阻挡层6、P型AlGaN层7和P型接触层8。
其中，衬底1为蓝宝石衬底；缓冲层2为AlN层，其厚度为100nm；非掺杂AlGaN层3的厚度为2μm；N型AlGaN层4中Si的掺杂浓度为2.5×1019cm-3，其厚度为2μm。
其中，多量子阱层5包括多个交替层叠的量子阱层51、第一阶梯应力补偿层52和量子垒层53，周期数为9个。其中，量子阱层51为AlαGa1-αN层（α=0.2），其厚度为3.5nm。
其中，第一阶梯应力补偿层52包括依次层叠的第一N极性AlInGaN层521、第二N极性AlInGaN层522、第一AlN层523和第一N极性AlGaN层524。其中，第一N极性AlInGaN层521中Mg的掺杂浓度为2×1016cm-3，Al组分的占比由0.8线性降低至0.7，In组分的占比为0.02，厚度为3nm。第二N极性AlInGaN层522中Mg的掺杂浓度为2×1016cm-3，Si的掺杂浓度为3×1015cm-3，Al组分的占比由0.7线性降低至0.6，In组分的占比为0.02，厚度为3nm。第一AlN层523中Al组分的占比由0.6降低至0.5，厚度为2nm。第一N极性AlGaN层524中Al组分的占比由0.5线性降低至0.3，厚度为2nm。
其中，量子垒层53为AlβGa1-βN（β=0.4）层，厚度为11nm。
其中，电子阻挡层6为AlγGa1-γN层（γ=0.65），厚度为30nm。P型AlGaN层7的厚度为150nm，Mg掺杂浓度为5×1019cm-3。P型接触层8为Mg掺AlGaN层，Mg掺杂浓度为1×1020cm-3，厚度为15nm。
本实施例中用于深紫外LED的外延片的制备方法包括以下步骤：
（1）提供衬底；将衬底加载至MOCVD中，在1120℃、400torr、氢气气氛下退火6min。
（2）在衬底上生长缓冲层；
具体的，采用PVD生长AlN层。
（3）在缓冲层上生长非掺杂AlGaN层；
具体的，采用MOCVD生长非掺杂AlGaN层，生长温度为1200℃，生长压力为100torr。
（4）在非掺杂AlGaN层上生长N型AlGaN层；
具体的，采用MOCVD生长N型AlGaN层，生长温度为1200℃，生长压力100torr。
（5）在N型AlGaN层上生长多量子阱层；
每个多量子阱层的制备方法包括：
（Ⅰ）在N型AlGaN层上生长量子阱层；
具体的，在MOCVD中生长量子阱层，生长温度为950℃，生长压力为200torr，V/III比为600。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入TMAl作为Al源，通入TMGa作为Ga源，通入TMIn作为In源，以H2作为载气。
（Ⅱ）在量子阱层上生长第一N极性AlInGaN层；
具体的，在MOCVD中生长第一N极性AlInGaN层，生长温度为930℃，生长压力为200torr，V/III比为2500。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入TMAl作为Al源，通入TMGa作为Ga源，通入TMIn作为In源，以N2作为载气。
（Ⅲ）在第一N极性AlInGaN层上生长第二N极性AlInGaN层；
具体的，在MOCVD中生长第二N极性AlInGaN层，生长温度为930℃，生长压力为200torr，V/III比为2500。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入TMAl作为Al源，通入TMGa作为Ga源，通入TMIn作为In源，采用的载气为氢气和氮气的混合气，其中氢气和氮气的体积比为1:1。
（Ⅳ）在第二N极性AlInGaN层上生长第一AlN层；
具体的，在MOCVD中生长第一AlN层，生长温度为930℃，生长压力为200torr，V/III比为2500。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入TMAl作为Al源，以H2和N2作为载气。
（Ⅴ）在第一AlN层上生长第一N极性AlGaN层；
具体的，在MOCVD中生长第一N极性AlGaN层，其生长温度为930℃，生长压力为200torr，V/III比为2500。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入TMAl作为Al源，通入TMGa作为Ga源，以H2和N2作为载气。
（Ⅵ）在第一N极性AlGaN层上生长量子垒层；
具体的，在MOCVD中生长量子垒层，生长温度为930℃，生长压力为200torr，V/III比为600。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入TMAl作为Al源，通入TMGa作为Ga源，以H2作为载气。
（6）在多量子阱层上生长电子阻挡层；
具体的，采用MOCVD生长AlγGa1-γN层，作为电子阻挡层。生长温度为1050℃，生长压力200torr。
（7）在电子阻挡层上生长P型AlGaN层；
具体的，采用MOCVD生长P型AlGaN层，生长温度为1050℃，生长压力为200torr。
（8）在P型AlGaN层上生长P型接触层；
具体的，采用MOCVD生长P型接触层，生长温度为1050℃，生长压力200torr。
实施例3
本实施例提供一种用于深紫外LED的外延片，参考图1、图3~图5，包括衬底1和依次设于衬底1上的缓冲层2、非掺杂AlGaN层3、N型AlGaN层4、多量子阱层5、电子阻挡层6、P型AlGaN层7和P型接触层8。
其中，衬底1为蓝宝石衬底；缓冲层2为AlN层，其厚度为100nm；非掺杂AlGaN层3的厚度为2μm；N型AlGaN层4中Si的掺杂浓度为2.5×1019cm-3，其厚度为2μm。
其中，多量子阱层5包括多个交替层叠的第二阶梯应力补偿层54、量子阱层51、第一阶梯应力补偿层52和量子垒层53，周期数为9个。其中，量子阱层51为AlαGa1-αN层（α=0.2），其厚度为3.5nm。
其中，第二阶梯应力补偿层54包括依次层叠的第二N极性AlGaN层541、第二AlN层542和第三N极性AlInGaN层543。其中，第二N极性AlGaN层541中Al组分的占比为0.6，且维持恒定，厚度为2nm。第二AlN层542中Al组分的占比为0.4，且维持恒定，厚度为2nm。第三N极性AlInGaN层543的掺杂元素为Si，掺杂浓度为2×1016cm-3，Al组分的占比为0.3，且维持恒定，In组分的占比为0.02，厚度为3nm。
其中，第一阶梯应力补偿层52包括依次层叠的第一N极性AlInGaN层521、第二N极性AlInGaN层522、第一AlN层523和第一N极性AlGaN层524。其中，第一N极性AlInGaN层521中Mg的掺杂浓度为2×1016cm-3，Al组分的占比由0.8线性降低至0.7，In组分的占比为0.02，厚度为3nm。第二N极性AlInGaN层522中Mg的掺杂浓度为2×1016cm-3，Si的掺杂浓度为3×1015cm-3，Al组分的占比由0.7线性降低至0.6，In组分的占比为0.02，厚度为3nm。第一AlN层523中Al组分的占比由0.6降低至0.5，厚度为2nm。第一N极性AlGaN层524中Al组分的占比由0.5线性降低至0.3，厚度为2nm。
其中，量子垒层53为AlβGa1-βN（β=0.4）层，厚度为11nm。
其中，电子阻挡层6为AlγGa1-γN层（γ=0.65），厚度为30nm。P型AlGaN层7的厚度为150nm，Mg掺杂浓度为5×1019cm-3。P型接触层8为Mg掺AlGaN层，Mg掺杂浓度为1×1020cm-3，厚度为15nm。
本实施例中用于深紫外LED的外延片的制备方法包括以下步骤：
（1）提供衬底；将衬底加载至MOCVD中，在1120℃、400torr、氢气气氛下退火6min。
（2）在衬底上生长缓冲层；
具体的，采用PVD生长AlN层。
（3）在缓冲层上生长非掺杂AlGaN层；
具体的，采用MOCVD生长非掺杂AlGaN层，生长温度为1200℃，生长压力为100torr。
（4）在非掺杂AlGaN层上生长N型AlGaN层；
具体的，采用MOCVD生长N型AlGaN层，生长温度为1200℃，生长压力100torr。
（5）在N型AlGaN层上生长多量子阱层；
每个多量子阱层的制备方法包括：
（Ⅰ）在N型AlGaN层上生长第二N极性AlGaN层；
具体的，在MOCVD中生长第二N极性AlGaN层，其生长温度为930℃，生长压力为200torr，V/III比为2500。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入TMAl作为Al源，通入TMGa作为Ga源，以H2和N2作为载气。
（Ⅱ）在第二N极性AlGaN层上生长第二AlN层；
具体的，在MOCVD中生长第二AlN层，生长温度为930℃，生长压力为200torr，V/III比为2500。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入TMAl作为Al源，以H2和N2作为载气。
（Ⅲ）在第二AlN层上生长第三N极性AlInGaN层；
具体的，在MOCVD中生长第三N极性AlInGaN层，生长温度为930℃，生长压力为200torr，V/III比为2500。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入TMAl作为Al源，通入TMGa作为Ga源，通入TMIn作为In源，以H2作为载气。
（Ⅳ）在第三N极性AlInGaN层上生长量子阱层；
具体的，在MOCVD中生长量子阱层，生长温度为950℃，生长压力为200torr，V/III比为600。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入TMAl作为Al源，通入TMGa作为Ga源，通入TMIn作为In源，以H2作为载气。
（Ⅴ）在量子阱层上生长第一N极性AlInGaN层；
具体的，在MOCVD中生长第一N极性AlInGaN层，生长温度为930℃，生长压力为200torr，V/III比为2500。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入TMAl作为Al源，通入TMGa作为Ga源，通入TMIn作为In源，以N2作为载气。
（Ⅵ）在第一N极性AlInGaN层上生长第二N极性AlInGaN层；
具体的，在MOCVD中生长第二N极性AlInGaN层，生长温度为930℃，生长压力为200torr，V/III比为2500。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入TMAl作为Al源，通入TMGa作为Ga源，通入TMIn作为In源，采用的载气为氢气和氮气的混合气，其中氢气和氮气的体积比为1:1。
（Ⅶ）第二N极性AlInGaN层上生长第一AlN层；
具体的，在MOCVD中生长第一AlN层，生长温度为930℃，生长压力为200torr，V/III比为2500。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入TMAl作为Al源，以H2和N2作为载气。
（Ⅷ）在第一AlN层上生长第一N极性AlGaN层；
具体的，在MOCVD中生长第一N极性AlGaN层，其生长温度为930℃，生长压力为200torr，V/III比为2500。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入TMAl作为Al源，通入TMGa作为Ga源，以H2和N2作为载气。
（Ⅸ）在第一N极性AlGaN层上生长量子垒层；
具体的，在MOCVD中生长量子垒层，生长温度为930℃，生长压力为200torr，V/III比为600。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入TMAl作为Al源，通入TMGa作为Ga源，以H2作为载气。
（6）在多量子阱层上生长电子阻挡层；
具体的，采用MOCVD生长AlγGa1-γN层，作为电子阻挡层。生长温度为1050℃，生长压力200torr。
（7）在电子阻挡层上生长P型AlGaN层；
具体的，采用MOCVD生长P型AlGaN层，生长温度为1050℃，生长压力为200torr。
（8）在P型AlGaN层上生长P型接触层；
具体的，采用MOCVD生长P型接触层，生长温度为1050℃，生长压力200torr。
实施例4
本实施例提供一种用于深紫外LED的外延片，参考图1、图3~图5，包括衬底1和依次设于衬底1上的缓冲层2、非掺杂AlGaN层3、N型AlGaN层4、多量子阱层5、电子阻挡层6、P型AlGaN层7和P型接触层8。
其中，衬底1为蓝宝石衬底；缓冲层2为AlN层，其厚度为100nm；非掺杂AlGaN层3的厚度为2μm；N型AlGaN层4中Si的掺杂浓度为2.5×1019cm-3，其厚度为2μm。
其中，多量子阱层5包括多个交替层叠的第二阶梯应力补偿层54、量子阱层51、第一阶梯应力补偿层52和量子垒层53，周期数为9个。其中，量子阱层51为AlαGa1-αN层（α=0.2），其厚度为3.5nm。
其中，第二阶梯应力补偿层54包括依次层叠的第二N极性AlGaN层541、第二AlN层542和第三N极性AlInGaN层543。其中，第二N极性AlGaN层541中Al组分的占比由0.8线性降低至0.7，厚度为2nm。第二AlN层542中Al组分的占比由0.7线性降低至0.5，厚度为2nm。第三N极性AlInGaN层543的掺杂元素为Si，掺杂浓度为2×1016cm-3，Al组分的占比由0.5线性降低至0.3，In组分的占比为0.02，厚度为3nm。
其中，第一阶梯应力补偿层52包括依次层叠的第一N极性AlInGaN层521、第二N极性AlInGaN层522、第一AlN层523和第一N极性AlGaN层524。其中，第一N极性AlInGaN层521中Mg的掺杂浓度为2×1016cm-3，Al组分的占比由0.8线性降低至0.7，In组分的占比为0.02，厚度为3nm。第二N极性AlInGaN层522中Mg的掺杂浓度为2×1016cm-3，Si的掺杂浓度为3×1015cm-3，Al组分的占比由0.7线性降低至0.6，In组分的占比为0.02，厚度为3nm。第一AlN层523中Al组分的占比由0.6降低至0.5，厚度为2nm。第一N极性AlGaN层524中Al组分的占比由0.5线性降低至0.3，厚度为2nm。
其中，量子垒层53为AlβGa1-βN（β=0.4）层，厚度为11nm。
其中，电子阻挡层6为AlγGa1-γN层（γ=0.65），厚度为30nm。P型AlGaN层7的厚度为150nm，Mg掺杂浓度为5×1019cm-3。P型接触层8为Mg掺AlGaN层，Mg掺杂浓度为1×1020cm-3，厚度为15nm。
本实施例中用于深紫外LED的外延片的制备方法包括以下步骤：
（1）提供衬底；将衬底加载至MOCVD中，在1120℃、400torr、氢气气氛下退火6min。
（2）在衬底上生长缓冲层；
具体的，采用PVD生长AlN层，其生长温度为600℃，生长压力为300torr。
（3）在缓冲层上生长非掺杂AlGaN层；
具体的，采用MOCVD生长非掺杂AlGaN层，生长温度为1200℃，生长压力为100torr。
（4）在非掺杂AlGaN层上生长N型AlGaN层；
具体的，采用MOCVD生长N型AlGaN层，生长温度为1200℃，生长压力100torr。
（5）在N型AlGaN层上生长多量子阱层；
每个多量子阱层的制备方法包括：
（Ⅰ）在N型AlGaN层上生长第二N极性AlGaN层；
具体的，在MOCVD中生长第二N极性AlGaN层，其生长温度为930℃，生长压力为200torr，V/III比为2500。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入TMAl作为Al源，通入TMGa作为Ga源，以H2和N2作为载气。
（Ⅱ）在第二N极性AlGaN层上生长第二AlN层；
具体的，在MOCVD中生长第二AlN层，生长温度为930℃，生长压力为200torr，V/III比为2500。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入TMAl作为Al源，以H2和N2作为载气。
（Ⅲ）在第二AlN层上生长第三N极性AlInGaN层；
具体的，在MOCVD中生长第三N极性AlInGaN层，生长温度为930℃，生长压力为200torr，V/III比为2500。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入TMAl作为Al源，通入TMGa作为Ga源，通入TMIn作为In源，以H2作为载气。
（Ⅳ）在第三N极性AlInGaN层上生长量子阱层；
具体的，在MOCVD中生长量子阱层，生长温度为950℃，生长压力为200torr，V/III比为600。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入TMAl作为Al源，通入TMGa作为Ga源，通入TMIn作为In源，以H2作为载气。
（Ⅴ）在量子阱层上生长第一N极性AlInGaN层；
具体的，在MOCVD中生长第一N极性AlInGaN层，生长温度为930℃，生长压力为200torr，V/III比为2500。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入TMAl作为Al源，通入TMGa作为Ga源，通入TMIn作为In源，以N2作为载气。
（Ⅵ）在第一N极性AlInGaN层上生长第二N极性AlInGaN层；
具体的，在MOCVD中生长第二N极性AlInGaN层，生长温度为930℃，生长压力为200torr，V/III比为2500。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入TMAl作为Al源，通入TMGa作为Ga源，通入TMIn作为In源，采用的载气为氢气和氮气的混合气，其中氢气和氮气的体积比为1:1。
（Ⅶ）第二N极性AlInGaN层上生长第一AlN层；
具体的，在MOCVD中生长第一AlN层，生长温度为930℃，生长压力为200torr，V/III比为2500。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入TMAl作为Al源，以H2和N2作为载气。
（Ⅷ）在第一AlN层上生长第一N极性AlGaN层；
具体的，在MOCVD中生长第一N极性AlGaN层，其生长温度为930℃，生长压力为200torr，V/III比为2500。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入TMAl作为Al源，通入TMGa作为Ga源，以H2和N2作为载气。
（Ⅸ）在第一N极性AlGaN层上生长量子垒层；
具体的，在MOCVD中生长量子垒层，生长温度为930℃，生长压力为200torr，V/III比为600。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入TMAl作为Al源，通入TMGa作为Ga源，以H2作为载气。
（6）在多量子阱层上生长电子阻挡层；
具体的，采用MOCVD生长AlγGa1-γN层，作为电子阻挡层。生长温度为1050℃，生长压力200torr。
（7）在电子阻挡层上生长P型AlGaN层；
具体的，采用MOCVD生长P型AlGaN层，生长温度为1050℃，生长压力为200torr。
（8）在P型AlGaN层上生长P型接触层；
具体的，采用MOCVD生长P型接触层，生长温度为1050℃，生长压力200torr。
对比例1
本对比例提供一种深紫外LED外延片，其与实施例1的区别在于，不设置第一阶梯应力补偿层。相应的，在制备方法中，也不包括该层的制备步骤。
对比例2
本对比例提供一种深紫外LED外延片，其与实施例1的区别在于，不设置第一N极性AlInGaN层。相应的，在制备方法中，也不包括该层的制备步骤。
对比例3
本对比例提供一种深紫外LED外延片，其与实施例1的区别在于，不设置第二N极性AlInGaN层。相应的，在制备方法中，也不包括该层的制备步骤。
对比例4
本对比例提供一种深紫外LED外延片，其与实施例1的区别在于，不设置第一AlN层。相应的，在制备方法中，也不包括该层的制备步骤。
对比例5
本对比例提供一种深紫外LED外延片，其与实施例1的区别在于，不设置第一N极性AlGaN层。相应的，在制备方法中，也不包括该层的制备步骤。
将实施例1-4，对比例1-5所得的深紫外LED外延片进行亮度测试，以对比例1的数据为基准，计算发光亮度提升率。
具体测试结果如下表所示：
由表中可以看出，当在外延片中引入了本发明的第一阶梯应力补偿层后，有效提升了外延片的发光亮度。
以上所述是发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种深紫外LED外延片，包括衬底和依次设于所述衬底上的缓冲层、非掺杂AlGaN层、N型AlGaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型AlGaN层和P型接触层；其特征在于，所述多量子阱层包括多个交替层叠的量子阱层、第一阶梯应力补偿层和量子垒层；
其中，所述第一阶梯应力补偿层包括依次层叠的第一N极性AlInGaN层、第二N极性AlInGaN层、第一AlN层和第一N极性AlGaN层；
其中，所述第一N极性AlInGaN层掺杂元素为Mg，所述第二N极性AlInGaN层的掺杂元素为Mg和Si，且所述第二N极性AlInGaN层中，Mg的掺杂浓度＞Si的掺杂浓度。
2.如权利要求1所述的深紫外LED外延片，其特征在于，所述第一N极性AlInGaN层中Mg的掺杂浓度为1×1016cm-3-2×1017cm-3；所述第二N极性AlInGaN层中Mg的掺杂浓度为1×1016cm-3-2×1017cm-3，Si的掺杂浓度为1×1015cm-3-2×1016cm-3。
3.如权利要求1所述的深紫外LED外延片，其特征在于，所述第一N极性AlInGaN层中Al组分的占比为0.6-0.8，In组分占比为0.01-0.03；
所述第二N极性AlInGaN层中，Al组分的占比为0.5-0.7，In组分占比为0.01-0.03；
所述第一AlN层中Al组分的占比为0.4-0.7；所述第一N极性AlGaN层中Al组分的占比为0.3-0.6；
所述第一N极性AlInGaN层的厚度为3nm-4nm，所述第二N极性AlInGaN层的厚度为3nm-4nm，所述第一AlN层的厚度为1nm-2nm，所述第一N极性AlGaN层的厚度为1nm-2nm。
4.如权利要求1所述的深紫外LED外延片，其特征在于，所述第一N极性AlInGaN层中Al组分沿外延片的生长方向逐渐降低；所述第二N极性AlInGaN层中Al组分沿外延片的生长方向逐渐降低；所述第一AlN层中Al组分沿外延片的生长方向逐渐降低；所述第一N极性AlGaN层中Al组分沿外延片的生长方向逐渐降低。
5.如权利要求1-4任一项所述的深紫外LED外延片，其特征在于，所述多量子阱层包括多个交替层叠的第二阶梯应力补偿层、量子阱层、第一阶梯应力补偿层和量子垒层；
所述第二阶梯应力补偿层包括依次层叠的第二N极性AlGaN层、第二AlN层和第三N极性AlInGaN层，其中，所述第三N极性AlInGaN层的掺杂元素为Si，Si的掺杂浓度为1×1016cm-3-2×1017cm-3；
所述第二N极性AlGaN层中Al组分的占比为0.6-0.8；所述第二AlN层中Al组分的占比为0.4-0.7；所述第三N极性AlInGaN层中Al组分的占比为0.3-0.6。
6.如权利要求5所述的深紫外LED外延片，其特征在于，所述第二N极性AlGaN层中Al组分沿外延片的生长方向逐渐降低；所述第二AlN层中Al组分沿外延片的生长方向逐渐降低；所述第三N极性AlInGaN层中Al组分沿外延片的生长方向逐渐降低；
所述第二N极性AlGaN层的厚度为1nm-2nm，所述第二AlN层的厚度为1nm-2nm，所述第三N极性AlInGaN层的厚度为3nm-4nm。
7.一种深紫外LED外延片的制备方法，用于制备如权利要求1-6任一项所述的深紫外LED外延片，其特征在于，包括：
提供衬底，在所述衬底上依次生长缓冲层、非掺杂AlGaN层、N型AlGaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型AlGaN层和P型接触层；所述多量子阱层包括多个交替层叠的量子阱层、第一阶梯应力补偿层和量子垒层；所述第一阶梯应力补偿层包括依次层叠的第一N极性AlInGaN层、第二N极性AlInGaN层、第一AlN层和第一N极性AlGaN层；
其中，所述第一阶梯应力补偿层生长时所采用的V/Ⅲ比为2000-5000，所述量子阱层生长时所采用的V/Ⅲ比为500-1000，所述量子垒层生长时所采用的V/Ⅲ比为500-1000。
8.如权利要求7所述的深紫外LED外延片的制备方法，其特征在于，所述第一阶梯应力补偿层的生长温度为850℃-950℃，生长压力为50torr-300torr；
所述第一N极性AlInGaN层生长时采用的载气为氮气；所述第二N极性AlInGaN层生长时采用的载气为氢气和氮气的混合气，氢气和氮气的体积比为0.5:1-2:1。
9.如权利要求7所述的深紫外LED外延片的制备方法，其特征在于，所述多量子阱层包括多个交替层叠的第二阶梯应力补偿层、量子阱层、第一阶梯应力补偿层和量子垒层，所述第二阶梯应力补偿层的生长温度为850℃-950℃，生长压力为50torr-300torr，生长时采用的Ⅴ/Ⅲ比为2000-5000；
其中，所述第二阶梯应力补偿层包括依次层叠的第二N极性AlGaN层、第二AlN层和第三N极性AlInGaN层；所述第三N极性AlInGaN层生长时采用的载气为氢气。
10.一种深紫外LED，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的深紫外LED外延片。
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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