CN115863501A - 一种发光二极管外延片及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发光二极管外延片及其制备方法，涉及半导体技术领域，该外延片包括衬底及层叠于衬底之上的缓冲层，该外延片还包括：依次层叠于缓冲层之上的非Si掺GaN层、N‑GaN层、多量子阱层、极性势垒调变层、电子阻挡层与P‑GaN层；其中，极性势垒调变层包括第一调变子层与第二调变子层，第一调变子层为层叠于多量子阱层之上的Ga极性面GaN层，第二调变子层为层叠于第一调变子层之上的N极性面In_XN_1‑X层，电子阻挡层为N极性面Al_yGa_1‑yN层。本发明解决了现有技术中多量子阱层末垒P型GaN区域的空穴不容易注入至多量子阱层中，降低了发光二极管外延片发光效率的技术问题。

Description

一种发光二极管外延片及其制备方法

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，具体涉及一种发光二极管外延片及其制备方法。

背景技术

为了追求高亮度与高效率，应用于普通照明领域的LED除了增加芯片尺寸外，更需要在高电流密度下操作，但受Efficiency Droop效应的影响，大电流密度下的发光二极管外量子效率只有50%-70%，因此GaN基发光二极管随电流密度增加效率下降的问题已造成照明应用的限制。从载流子在二极管中的传输机制可以很好的解释Efficiency Droop效应的几个主要影响因素：极化效应造成的载流子溢流；载流子传输造成的电子溢流；俄歇复合效应。其中载流子的溢流导致的非辐射复合增加是对光效下降影响最为直接且最主要的原因之一，如何有效的避免载流子溢流已成为二极管技术发展中需要攻克的难点。目前的技术方案中，通常使用具有较宽带隙的AlGaN层作为电子阻挡层，来抑制大电流密度下电子溢流至P型GaN区域中发生非辐射复合。

虽然使用AlGaN电子阻挡层能够限制电子的溢流，但另一方面受极化电场的影响，在多量子阱层末垒与AlGaN电子阻挡层的交界面电场发生变化同时价电带偏移拉高，形成一能带尖峰，导致空穴注入困难。目前有方案提出使用晶格更匹配的InAlN或者InAlN/GaN超晶格作为电子阻挡层可以减弱极化电场强度进而降低对空穴的阻挡作用，但改善程度远远不够，仍需对电子阻挡层做进一步的研究。

因此，现有技术中还存在电子阻挡层与多量子阱层末垒之间形成能带尖峰，导致P型GaN区域的空穴不容易注入至量子阱层中，从而降低了发光二极管外延片发光效率的技术问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种发光二极管外延片及其制备方法，以解决现有技术中电子阻挡层与多量子阱层末垒之间形成能带尖峰，导致P型GaN区域的空穴不容易注入至多量子阱层中，从而降低了发光二极管外延片发光效率的技术问题。

本发明的第一方面在于提供一种发光二极管外延片，所述外延片包括衬底及层叠于所述衬底之上的缓冲层，所述外延片还包括：

依次层叠于所述缓冲层之上的非Si掺GaN层、N-GaN层、应力释放层、多量子阱层、极性势垒调变层、电子阻挡层与P-GaN层；

其中，所述极性势垒调变层包括第一调变子层与第二调变子层，所述第一调变子层为层叠于所述多量子阱层之上的Ga极性面GaN层，所述第二调变子层为层叠于所述第一调变子层之上的N极性面In_xN_1-x层，所述电子阻挡层为N极性面Al_yGa_1-yN层。

根据上述技术方案的一方面，所述第一调变子层为Ga极性面GaN层，厚度为2nm-5nm；所述第二调变子层为N极性面P型In_xN_1-x层，厚度为5nm-10nm。

根据上述技术方案的一方面，所述第一调变子层为Ga极性面非掺P-GaN层；所述第二调变子层中Mg元素的掺杂浓度为1×10¹⁷atoms/cm³-1×10¹⁹atoms/cm³，且Mg元素的掺杂浓度沿着所述第二调变子层的生长方向由低到高渐变。

根据上述技术方案的一方面，所述第一调变子层的生长温度小于所述第二调变子层的生长温度。

根据上述技术方案的一方面，所述第一调变子层的生长温度为800℃-900℃，所述第二调变子层的生长温度为980℃-1080℃。

根据上述技术方案的一方面，所述第二调变子层的In_xN_1-x中，0.1≤x≤0.2，所述电子阻挡层的Al_yGa_1-yN中，0.2≤y≤0.5。

根据上述技术方案的一方面，所述第一调变子层的V/Ⅲ小于所述第二调变子层的V/Ⅲ。

本发明的第二方面在于提供一种发光二极管外延片的制备方法，所述制备方法用于制备上述技术方案当中所述的发光二极管外延片，所述制备方法中，制作极性势垒调变层的步骤，包括：

在多量子阱层上制作所述极性势垒调变层的第一调变子层，其中，所述第一调变子层为Ga极性面GaN层；

在所述第一调变子层上制作所述极性势垒调变层的第二调变子层，其中，所述第二调变子层为N极性面In_xN_1-x层。

根据上述技术方案的一方面，所述制备方法中：

在制作所述极性势垒调变层的步骤之前，所述方法包括：

提供一衬底；

在所述衬底之上制作缓冲层；

在所述缓冲层之上制作非Si掺GaN层；

在所述非Si掺GaN层之上制作N-GaN层；

在所述N-GaN层之上制作应力释放层；

以及在所述应力释放层之上制作多量子阱层，以便于在所述多量子阱层之上制作所述极性势垒调变层；

在制作所述极性势垒调变层的步骤之后，所述方法还包括：

在所述第二调变子层之上制作电子阻挡层，其中，所述电子阻挡层为N极性面Al_yGa_1-yN层；

在所述电子阻挡层之上制作P-GaN层。

根据上述技术方案的一方面，在制作极性势垒调变层的步骤中，所述第一调变子层为Ga极性面GaN层，厚度为2nm-5nm；所述第二调变子层为N极性面P型In_xN_1-x层，厚度为5nm-10nm。

与现有技术相比，采用本实施例当中所示的发光二极管外延片及其制备方法，有益效果在于：

通过在多量子阱层与电子阻挡层之间插入一极性势垒调变层，同时电子阻挡层由Ga极性面转换成N极性面，极性势垒调变层包括第一调变子层与第二调变子层，第一调变子层为Ga极性面GaN层，第二调变子层为N极性面In_XN_1-X层，利用了N极性面极化电场与Ga极性面极化电场互为相反的特点，改善了原本由多量子阱层末垒与电子阻挡层之间受晶格常数差异过大导致的压电极化效应，进而削弱电子阻挡层与多量子阱层末垒之间的能带尖峰，使P型GaN区域的空穴更容易注入至多量子阱层中，提升了有效空穴浓度，从而提升了发光二极管外延片的发光效率。

附图说明

本发明的上述与/或附加的方面与优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显与容易理解，其中：

图1为本发明一实施例当中所示发光二极管外延片的结构示意图；

图2为本发明第五实施例当中所示发光二极管外延片的制备方法的流程示意图；

附图符号说明：

衬底10、缓冲层20、非Si掺GaN层30、N-GaN层40、应力释放层50、多量子阱层60、极性势垒调变层70、第一调变子层71、第二调变子层72、电子阻挡层80、P-GaN层90。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征与优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，本发明提供了一种发光二极管外延片，所述外延片包括衬底10及层叠于所述衬底10之上的缓冲层20，其中，本实施例当中衬底10选用蓝宝石衬底10，即Al₂O₃衬底10，这是由于蓝宝石衬底10在目前LED生产中广泛使用，蓝宝石衬底10具有制备工艺成熟，价格较低，具有很好的化学稳定性和热稳定性等优点；当然，在其它一些实施例当中，衬底10还可以选用硅衬底10、氧化硅衬底10等半导体领域常见衬底10。其中，本实施例当中缓冲层，其厚度为15 nm；当然，在其它一些实施例当中，缓冲层20的厚度还可以进行适应性调整，例如在10-30nm之间进行调整。

在本发明中，所述外延片还包括：

依次层叠于所述缓冲层20之上的非Si掺GaN层30、N-GaN层40、应力释放层50、多量子阱层60、极性势垒调变层70、电子阻挡层80与P-GaN层90；

其中，所述极性势垒调变层70包括第一调变子层71与第二调变子层72，所述第一调变子层71为层叠于所述多量子阱层60之上的Ga极性面GaN层，所述第二调变子层72为层叠于所述第一调变子层71之上的N极性面In_XN_1-X层，所述电子阻挡层80为N极性面Al_yGa_1-yN层。

在本发明中，非Si掺GaN层30的厚度为3um，其生长温度为1150℃；在一些可行的实施例当中，非Si掺GaN层30的厚度为3um-5um，其生长温度为1100℃-1200℃，本领域技术人员可以根据需求进行适应性调整。

在本发明中，N-GaN层40的厚度为2um，其生长温度为1050℃，且N-GaN层40为Si掺材料，Si掺浓度为1×10¹⁹atoms/cm³；在一些可行的实施例当中，N-GaN层40的生长温度为1000℃-1100℃，厚度为2um-3um，Si掺杂浓度为1×10¹⁹/cm³-1×10²⁰/cm³，本领域技术人员可以根据需求进行适应性调整。

在本发明中，应力释放层50为低掺Si的GaN层，且Si掺杂浓度为1×10¹⁶atoms/cm³，生长温度为850℃；在一些可行的实施例当中，Si掺杂浓度为1×10¹⁵atoms/cm³-1×10¹⁷atoms/cm³，生长温度为800℃-900℃，本领域技术人员可以根据需求进行适应性调整。

在本发明中，多量子阱层60为交替生长的InGaN量子阱层和GaN量子垒层,堆叠层数为8层；当然，在一些实施例当中，多量子阱层60中InGaN量子阱层和GaN量子垒层的堆叠层数为5-10层，本领域技术人员可以根据需求进行适应性调整。进一步的，在本实施例当中，InGaN量子阱层的厚度为2nm-5nm，GaN量子垒层的厚度8nm-10nm，而该多量子阱层60生长温度为750℃-850℃。

在本发明中，极性势垒调变层70包括第一调变子层71与第二调变子层72，其中，第一调变子层71与第二调变子层72中的“第一”与“第二”只是为了在文中便于描述，并不存在任何的先后顺序。

在一些可选的实施例当中，所述第一调变子层71为Ga极性面GaN层，厚度为2nm-5nm；所述第二调变子层72为N极性面P型In_XN_1-X层，厚度为5nm-10nm。

在一些可选的实施例当中，所述第一调变子层71为Ga极性面非掺P-GaN层；所述第二调变子层72中Mg元素的掺杂浓度为1×10¹⁷atoms/cm³-1×10¹⁹atoms/cm³，且Mg元素的掺杂浓度沿着所述第二调变子层72的生长方向由低到高渐变。

在一些可选的实施例当中，所述第一调变子层71的生长温度小于所述第二调变子层72的生长温度。

在一些可选的实施例当中，所述第一调变子层71的生长温度为800℃-900℃，所述第二调变子层72的生长温度为980℃-1080℃。

具体而言，在本发明中，第一调变子层71即Ga极性面GaN层作极性转换过渡层，其生长温度低于第二调变子层72即N极性面In_XN_1-X层，有效避免了N极性面In_XN_1-X层的Mg扩散至多量子阱层60中以及多量子阱层60中In原子的析出造成的晶体质量变差现象。

在一些可选的实施例当中，所述第二调变子层72的In_XN_1-X中，0.1≤x≤0.2，所述电子阻挡层80的Al_yGa_1-yN中，0.2≤y≤0.5。

具体而言，第二调变子层72即N极性面In_XN_1-X层中的X的取值范围在0.1≤x≤0.2之间，相比于Ga极性面GaN层，第二调变子层72即N极性面In_XN_1-X层的势垒高度要更低，在GaN层与电子阻挡层80之间形成一低势垒的电子局限区域，可以有效的捕获从多量子阱层60溢流出的电子；同时利用P型掺杂渐变的方式，提供富足的空穴与陷入低势垒In_XN_1-X层的电子发生复合，进一步的减少大电流密度下的电子溢流至P-GaN层90中。

在一些可选的实施例当中，所述第一调变子层71的V/Ⅲ小于所述第二调变子层72的V/Ⅲ。

具体而言，第一调变子层71与第二调变子层72依次层叠于多量子阱层60之上，其中，第一调变子层71为Ga极性面GaN层，而第二调变子层72为N极性面In_XN_1-X层，也就是说，Ga极性面GaN层层叠于多量子阱层60之上，而N极性面In_XN_1-X层层叠于Ga极性面GaN层之上，并且，电子阻挡层80为N极性面Al_yGa_1-yN层，该电子阻挡层80层叠于第二调变子层72，也即层叠于N极性面In_XN_1-X层之上。

与现有技术相比，采用本发明所示的发光二极管外延片，有益效果在于：

通过在多量子阱层60与电子阻挡层80之间插入一极性势垒调变层70，同时电子阻挡层80由Ga极性面转换成N极性面，极性势垒调变层70包括第一调变子层71与第二调变子层72，第一调变子层71为Ga极性面GaN层，第二调变子层72为N极性面In_XN_1-X层，利用了N极性面极化电场与Ga极性面极化电场互为相反的特点，改善了原本由多量子阱层60末垒与电子阻挡层80之间受晶格常数差异过大导致的压电极化效应，进而削弱电子阻挡层80与多量子阱层60末垒之间的能带尖峰，使P型GaN区域的空穴更容易注入至多量子阱层60中，提升了有效空穴浓度，从而提升了发光二极管外延片的发光效率。

实施例一

在本实施例当中，极性势垒调变层中第一调变子层，即Ga极性面GaN层的生长温度为800℃，而极性势垒调变层中第二调变子层，即N极性面In_XN_1-X层的生长温度为980℃，其中，N极性面In_XN_1-X层中In组分的X为0.15，而N极性面In_XN_1-X层中Mg掺杂浓度为4×10¹⁷atoms/cm³-1×10¹⁸atoms/cm³之间渐变。经过如此设置的发光二极管外延片，经过测试，相较于现有技术的发光二极管外延片，其亮度提升比例为0.5%，具有一定的提升效果。

实施例二

在本实施例当中，极性势垒调变层中第一调变子层，即Ga极性面GaN层的生长温度为800℃，而极性势垒调变层中第二调变子层，即N极性面In_XN_1-X层的生长温度为980℃，其中，N极性面In_XN_1-X层中In组分的X为0.18，而N极性面In_XN_1-X层中Mg掺杂浓度在4×10¹⁷atoms/cm³-1×10¹⁸atoms/cm³之间渐变。经过如此设置的发光二极管外延片，经过测试，相较于现有技术的发光二极管外延片，其亮度提升比例为0.7%，具有明显的提升效果。

实施例三

在本实施例当中，极性势垒调变层中第一调变子层，即Ga极性面GaN层的生长温度为830℃，而极性势垒调变层中第二调变子层，即N极性面In_XN_1-X层的生长温度为980℃，其中，N极性面In_XN_1-X层中In组分的X为0.15，而N极性面In_XN_1-X层中Mg掺杂浓度在1×10¹⁸atoms/cm³-5×10¹⁸atoms/cm³之间渐变。经过如此设置的发光二极管外延片，经过测试，相较于现有技术的发光二极管外延片，其亮度提升比例为0.8%，相较于第一实施例与第二实施例，具有一定的提升效果。

实施例四

在本实施例当中，极性势垒调变层中第一调变子层，即Ga极性面GaN层的生长温度为830℃，而极性势垒调变层中第二调变子层，即N极性面In_XN_1-X层的生长温度为980℃，其中，N极性面In_XN_1-X层中In组分的X为0.18，而N极性面In_XN_1-X层中Mg掺杂浓度在1×10¹⁸atoms/cm³-5×10¹⁸atoms/cm³之间渐变。经过如此设置的发光二极管外延片，经过测试，相较于现有技术的发光二极管外延片，其亮度提升比例为1%，相较于第一实施例与第二实施例，提升作用明显，相较于第三实施例，提升效果较为明显。

表1为本发明实施例当中发光二极管外延片的参数对照表。

表1

综上，在第二调变子层即N极性面In_XN_1-X层的生长温度一致的情况下，通过提高第一调变子层即Ga极性面GaN层的生长温度，能够在一定程度上提升发光二极管外延片的亮度提升比例，即发光二极管外延片发光效率更高；另外，在第一调变子层即Ga极性面GaN层的生长温度与第二调变子层即N极性面In_XN_1-X层的生长温度均一致的情况下，第二调变子层即N极性面In_XN_1-X层中In组分越高，其发光二极管芯片的亮度提升比例就越大，即发光二极管外延片发光效率更高；且在第二调变子层即N极性面In_XN_1-X层中Mg掺杂浓度的渐变范围更大时，即发光二极管外延片发光效率更高。

实施例五

本发明的第五实施例提供了一种发光二极管外延片的制备方法，所述制备方法用于制备实施例1-4任一项的发光二极管外延片，所述制备方法中，制作极性势垒调变层的步骤，包括步骤S10-S20：

步骤S10，在多量子阱层上制作所述极性势垒调变层的第一调变子层，其中，所述第一调变子层为Ga极性面GaN层；

其中，第一调变子层即Ga极性面GaN层作极性转换过渡层，其生长温度低于第二调变子层即N极性面In_XN_1-X层，有效避免了N极性面In_XN_1-X层的Mg扩散至多量子阱层中以及多量子阱层中In原子的析出造成的晶体质量变差现象。

步骤S20，在所述第一调变子层上制作所述极性势垒调变层的第二调变子层，其中，所述第二调变子层为N极性面In_XN_1-X层。

其中，在一些可选的实施例当中，所述第二调变子层的In_XN_1-X中，0.1≤x≤0.2，所述电子阻挡层的Al_yGa_1-yN中，0.2≤y≤0.5。

具体而言，第二调变子层即N极性面In_XN_1-X层中的X的取值范围在0.1≤x≤0.2之间，相比于Ga极性面GaN层，第二调变子层即N极性面In_XN_1-X层的势垒高度要更低，在GaN层与电子阻挡层之间形成一低势垒的电子局限区域，可以有效的捕获从多量子阱层溢流出的电子；同时利用P型掺杂渐变的方式，提供富足的空穴与陷入低势垒In_XN_1-X层的电子发生复合，进一步的减少大电流密度下的电子溢流至P-GaN层中。

在本实施例当中，所述制备方法中：

在制作所述极性势垒调变层的步骤之前，所述方法包括：

提供一衬底；

在所述衬底之上制作缓冲层；

在所述缓冲层之上制作非Si掺GaN层；

在所述非Si掺GaN层之上制作N-GaN层；

在所述N-GaN层之上制作应力释放层；

以及在所述应力释放层之上制作多量子阱层，以便于在所述多量子阱层之上制作所述极性势垒调变层；

在制作所述极性势垒调变层的步骤之后，所述方法还包括：

在所述第二调变子层之上制作电子阻挡层，其中，所述电子阻挡层为N极性面电子阻挡Al_yGa_1-yN层；

在所述电子阻挡层之上制作P-GaN层。

如图2所示，用于制备该发光二极管外延片的步骤，示例为：

步骤S01，提供一种衬底。

其中，衬底可选用蓝宝石衬底、硅衬底、碳化硅衬底、氮化镓衬底、氧化锌衬底中的一种。

具体地，衬底选用蓝宝石衬底，蓝宝石衬底在目前LED生产中广泛使用,蓝宝石衬底具有制备工艺成熟，价格较低，具有很好的化学稳定性和热稳定性等优点。

步骤S02，在衬底上沉积AlN缓冲层。

在一些实施例当中，AlN缓冲层的厚度为10nm-30nm。具体地，在应用材料PVD中沉积AlN缓冲层，其厚度为15nm。

在本实施例中，采用MOCVD(Metal-organicChemical Vapor Deposition，简称MOCVD)设备实现LED外延片的生长方法。

步骤S03，在AlN缓冲层上沉积非Si掺GaN层。

可选地，非Si掺GaN层的生长温度1100℃-1200℃，厚度为3um-4um。

步骤S04，在非Si掺GaN层上沉积N-GaN层。

可选地，N-GaN层的生长温度1000℃-1100℃，生长厚度为2um-3um，Si掺杂浓度为1×10¹⁹atoms/cm³-1×10²⁰atoms/cm³。

步骤S05，在N-GaN层上沉积应力释放层。

可选地，应力释放层为低掺Si的GaN层，Si掺杂浓度在1×10¹⁵atoms/cm³-1×10¹⁷atoms/cm³，生长温度为800℃-900℃。

步骤S06，在应力释放层上沉积多量子阱层。

可选地，多量子阱层为交替生长的InGaN量子阱层和GaN量子垒层,堆叠层数为5-10层。其中，InGaN量子阱层的厚度为2nm-5nm，GaN量子垒层的厚度为8nm-10nm，而多量子阱层生长温度控制在750℃-850℃。

步骤S07，在多量子阱层上沉积极性势垒调变层。

具体而言，极性势垒调变层包括依次沉积在多量子阱层之上的第一调变子层与第二调变子层，其中第一调变子层为Ga极性面GaN层，第二调变子层为N极性面P型In_XN_1-X层。其中，Ga极性面GaN层为非掺杂GaN层。

可选地，N极性面P型In_XN_1-X层Mg掺杂浓度在1×10¹⁷atoms/cm³-1×10¹⁹atoms/cm³，且Mg掺杂浓度沿着生长方向由低至高渐变。

可选地，Ga极性面GaN层的厚度为2nm-5nm，N极性面P型In_XN_1-X层的厚度为5nm-10nm。

可选地，Ga极性面GaN层生长温度低于N极性面P型In_XN_1-X层的温度。具体的，Ga极性面GaN层温度为800℃-900℃，N极性面P型In_XN_1-X层的温度为980℃-1080℃。

可选地，N极性面In_XN_1-X层中x的取值范围在0.1≤x≤0.2之间。

可选地，Ga极性面GaN层中V/Ⅲ小于N极性面P型中In_XN_1-X层V/Ⅲ。

步骤S08, 在极性势垒调变层上沉积电子阻挡层。

可选地，电子阻挡层为N极性面Al_yGa_1-yN层，厚度5nm-15 nm。

可选地，N极性面Al_yGa_1-yN层，生长温度900℃-1000℃。

可选地，N极性面Al_yGa_1-yN层，y的取值范围在0.2≤y≤0.5之间。

步骤S09,在电子阻挡层上沉积P-GaN层。

可选地，P-GaN层生长温度900-1000℃，厚度10-50nm，生长压力100-600torr,Mg掺杂浓度1×10²⁰atoms/cm³-1×10²²atoms/cm³。

与现有技术相比，采用本发明所示的发光二极管外延片的制备方法，有益效果在于：

在对发光二极管外延片进行制备时，通过在多量子阱层与电子阻挡层之间插入一极性势垒调变层，同时电子阻挡层由Ga极性面转换成N极性面，极性势垒调变层包括第一调变子层与第二调变子层，第一调变子层为Ga极性面GaN层，第二调变子层为N极性面In_XN_1-X层，利用了N极性面极化电场与Ga极性面极化电场互为相反的特点，改善了原本由多量子阱层末垒与电子阻挡层之间受晶格常数差异过大导致的压电极化效应，进而削弱电子阻挡层与多量子阱层末垒之间的能带尖峰，使P型GaN区域的空穴更容易注入至多量子阱层中，提升了有效空穴浓度，从而提升了发光二极管外延片的发光效率。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体与详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形与改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种发光二极管外延片，所述外延片包括衬底及层叠于所述衬底之上的缓冲层，其特征在于，所述外延片还包括：

依次层叠于所述缓冲层之上的非Si掺GaN层、N-GaN层、应力释放层、多量子阱层、极性势垒调变层、电子阻挡层与P-GaN层；

其中，所述极性势垒调变层包括第一调变子层与第二调变子层，所述第一调变子层为层叠于所述多量子阱层之上的Ga极性面GaN层，所述第二调变子层为层叠于所述第一调变子层之上的N极性面In_xN_1-x层，所述电子阻挡层为N极性面Al_yGa_1-yN层。

2.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一调变子层为Ga极性面GaN层，厚度为2nm-5nm；所述第二调变子层为N极性面P型In_xN_1-x层，厚度为5nm-10nm。

3.根据权利要求2所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一调变子层为Ga极性面非掺P-GaN层；所述第二调变子层中Mg元素的掺杂浓度为1×10¹⁷atoms/cm³-1×10¹⁹atoms/cm³，且Mg元素的掺杂浓度沿着所述第二调变子层的生长方向由低到高渐变。

4.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一调变子层的生长温度小于所述第二调变子层的生长温度。

5.根据权利要求4所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一调变子层的生长温度为800℃-900℃，所述第二调变子层的生长温度为980℃-1080℃。

6.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第二调变子层的In_xN_1-x中，0.1≤x≤0.2，所述电子阻挡层的Al_yGa_1-yN中，0.2≤y≤0.5。

7.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一调变子层的V/Ⅲ小于所述第二调变子层的V/Ⅲ。

8.一种发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述制备方法用于制备权利要求1-7任一项所述的发光二极管外延片，所述制备方法中，制作极性势垒调变层的步骤，包括：

在多量子阱层上制作所述极性势垒调变层的第一调变子层，其中，所述第一调变子层为Ga极性面GaN层；

在所述第一调变子层上制作所述极性势垒调变层的第二调变子层，其中，所述第二调变子层为N极性面In_xN_1-x层。

9.根据权利要求8所述的发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述制备方法中：

在制作所述极性势垒调变层的步骤之前，所述方法包括：

提供一衬底；

在所述衬底之上制作缓冲层；

在所述缓冲层之上制作非Si掺GaN层；

在所述非Si掺GaN层之上制作N-GaN层；

在所述N-GaN层之上制作应力释放层；

以及在所述应力释放层之上制作多量子阱层，以便于在所述多量子阱层之上制作所述极性势垒调变层；

在制作所述极性势垒调变层的步骤之后，所述方法还包括：

在所述第二调变子层之上制作电子阻挡层，其中，所述电子阻挡层为N极性面Al_yGa_1-yN层；

在所述电子阻挡层之上制作P-GaN层。

10.根据权利要求8所述的发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，在制作极性势垒调变层的步骤中，所述第一调变子层为Ga极性面GaN层，厚度为2nm-5nm；所述第二调变子层为N极性面P型In_xN_1-x层，厚度为5nm-10nm。

Images