CN115939285B - 基于硅衬底的led外延片及其制备方法、led - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于硅衬底的LED外延片及其制备方法、LED，涉及半导体光电器件领域。LED外延片包括硅衬底，设于硅衬底背面的调节层，依次设于硅衬底正面的缓冲层、U‑GaN层、N‑GaN层、多量子阱层、电子阻挡层和P‑GaN层；其中，调节层为NiZnSe层。实施本发明，可提升基于硅衬底的LED外延片的成品率以及其发光效率。

Description

基于硅衬底的LED外延片及其制备方法、LED

技术领域

本发明涉及半导体光电器件领域，尤其涉及一种基于硅衬底的LED外延片及其制备方法、LED。

背景技术

相比蓝宝石和SiC衬底，硅衬底具有诸多优势，如结晶质量高、尺寸大、价格便宜等。但硅衬底与GaN之间存在着巨大的晶格失配（17%）和热失配（46%）。热失配造成GaN薄膜生长后在降温过程中受到巨大张应力而导致外延片弯曲或者GaN薄膜开裂。使得外延片的成品率低，且发光效率低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于硅衬底的LED外延片及其制备方法，其可提升成品率和发光效率。

本发明还要解决的技术问题在于，提供一种基于硅衬底的LED。

为了解决上述问题，本发明公开了一种基于硅衬底的LED外延片，其包括硅衬底，设于硅衬底背面的调节层，依次设于硅衬底正面的缓冲层、U-GaN层、N-GaN层、多量子阱层、电子阻挡层和P-GaN层；其中，所述调节层为NiZnSe层。

作为上述技术方案的改进，所述调节层包括靠近所述硅衬底设置的第一调节层和远离所述硅衬底设置的第二调节层，所述第一调节层为Ni_aZn_1-aSe层，所述第二调节层为Ni_bZn_1-bSe层；

其中，a为0.01~0.1，b为0.01~0.15，且a＜b。

作为上述技术方案的改进，所述第一调节层的厚度为5nm~20nm，第二调节层的厚度为10nm~30nm。

作为上述技术方案的改进，所述缓冲层包括依次层叠于所述硅衬底上的Ti层、AlN层、多个纳米棒和SiC包裹层；

所述纳米棒阵列分布在所述AlN层上，每个纳米棒均为周期性结构，周期数为1~5，每个周期均包括依次层叠的AlGaN层和GaN层。

作为上述技术方案的改进，所述Ti层的厚度为1nm~3nm，所述AlN层的厚度为2nm~8nm，所述SiC包裹层的厚度为20nm~50nm；

所述纳米棒的高度为5nm~15nm，宽度为1μm~5μm。

作为上述技术方案的改进，所述AlGaN层的厚度与所述GaN层的厚度之比为1.5:1~4:1。

相应的，本发明还公开了一种基于硅衬底的LED外延片的制备方法，用于制备上述的基于硅衬底的LED外延片，其包括：

提供硅衬底，在所述硅衬底的背面生长调节层，在所述硅衬底的正面依次生长缓冲层、U-GaN层、N-GaN层、多量子阱层、电子阻挡层和P-GaN层；其中，所述调节层为NiZnSe层。

作为上述技术方案的改进，所述调节层包括靠近所述硅衬底设置的第一调节层和远离所述硅衬底设置的第二调节层；

所述第一调节层的生长温度为500℃~700℃，生长压力为50torr~150torr；所述第二调节层的生长温度为600℃~800℃，生长压力为100torr~200torr。

作为上述技术方案的改进，所述缓冲层包括依次层叠于所述硅衬底上的Ti层、AlN层、多个纳米棒和SiC包裹层；所述纳米棒阵列分布在所述AlN层上，每个纳米棒均为周期性结构，周期数为1~5，每个周期均包括依次层叠的AlGaN层和GaN层；

其中，所述Ti层、AlN层通过CVD法制得，溅射时间为10min~20min，溅射腔气压0.1Pa~0.5Pa，溅射电流为0.1A~0.5A，溅射电压为300V~500V；

所述纳米棒的制备方法为：采用MOCVD周期性生长AlGaN层和GaN层，然后刻蚀得到纳米棒；其中，所述AlGaN层的生长温度为1000℃~1100℃，生长压力为100torr~200torr；所述GaN层的生长温度为900℃~1000℃，生长压力为100torr~300torr；

所述SiC包裹层采用MOCVD法生长，生长温度为800℃~900℃，生长压力为50torr~200torr。

相应的，本发明还公开了一种基于硅衬底的LED，其包括上述的基于硅衬底的LED外延片。

实施本发明，具有如下有益效果：

1. 本发明的基于硅衬底的LED外延片，在硅衬底背面设置了调节层（NiZnSe层），其热膨胀系数比Si大，在后期高温外延结构生长完成后的降温过程中可提供压应力，补偿降温带来的拉应力，从而提升硅衬底的平整度，提升了成品率。同时更高的平整度也提升了后续生长的外延结构的晶体质量，从而提升了发光效率。

2. 本发明的基于硅衬底的LED外延片中，调节层包括第一调节层（Ni_aZn_1-aSe层）和第二调节层（Ni_bZn_1-bSe层），其中a＜b。通过这种结构设置，一者可形成阶梯式的压应力，进一步提升硅衬底的平整度。二者，从硅衬底到第一调节层再到第二调节层，构建了折射率由大到小的结构，提升了光线的反射率，提升了光提取效率，提升了外量子效率。

3. 本发明的基于硅衬底的外延片中，缓冲层包括Ti层、AlN层、纳米棒和SiC包裹层；纳米棒阵列分布在AlN层上，每个纳米棒均为周期性结构，周期数为1~5，每个周期均包括依次层叠的AlGaN层和GaN层。其中，Ti层可防止Ga回熔。再者，AlN的晶格常数为0.3112nm，AlGaN的晶格常数约为0.3108nm，SiC的晶格常数为0.307nm，通过依次设置的AlN-AlGaN/GaN-SiC结构，实现了硅衬底到GaN质外延层的良好过渡，有效降低了位错的产生。进一步的，本发明将AlGaN层和GaN层设置成纳米棒状，这种结构可更好地释放应力，解决大规格硅衬底边缘裂纹的问题，使得本发明中的外延结构可适用于更大规格的硅衬底。

附图说明

图1是本发明一实施例中基于硅衬底的LED外延片的结构示意图；

图2是本发明一实施例中调节层的结构示意图；

图3是本发明一实施例中缓冲层的结构示意图；

图4是本发明一实施例中纳米棒的结构示意图；

图5是本发明一实施例中基于硅衬底的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，本发明公开了一种基于硅衬底的外延片，包括硅衬底1，设于硅衬底1背面的调节层2，依次设于硅衬底正面的缓冲层3、U-GaN层4、N-GaN层5、多量子阱层6、电子阻挡层7和P-GaN层8。其中，调节层2为NiZnSe层，其热膨胀系数比Si大，在后期高温外延结构生长完成后的降温过程中可提供压应力，补偿降温带来的拉应力，从而提升硅衬底1的平整度，提升了成品率。同时更高的平整度也提升了后续生长的外延结构的晶体质量，从而提升了发光效率。

具体的，调节层2的厚度为10nm~50nm，示例性的为13nm、18nm、23nm、28nm、30nm、38nm或44nm，但不限于此。调节层2中Ni组分占比为0.005~0.15（摩尔浓度），Zn的占比为0.3~0.5（摩尔浓度）。示例性的，调节层2中Ni组分占比为0.008、0.01、0.03、0.08、0.1或0.13，但不限于此。调节层2中Zn的占比为0.32、0.35、0.4、0.45或0.47，但不限于此。

优选的，参考图2，在本发明的一个实施例之中，调节层2包括靠近硅衬底1设置的第一调节层21和远离硅衬底1设置的第二调节层22，第一调节层21为Ni_aZn_1-aSe层，第二调节层22为Ni_bZn_1-bSe层；其中，a为0.01~0.1，b为0.01~0.15，且a＜b。通过这种结构设置，一者可形成阶梯式的压应力，进一步提升硅衬底的平整度。二者，从硅衬底1到第一调节层21再到第二调节层22，构建了折射率由大到小的结构，提升了光线的反射率，提升了光提取效率，提升了外量子效率。

具体的，第一调节层21的厚度为5nm~20nm，示例性的为6nm、8nm、10nm、13nm、17nm或19nm，但不限于此。第一调节层21中Ni组分的占比（即a/2）为0.005~0.05，示例性的为0.007、0.009、0.01、0.03或0.045，但不限于此。第一调节层21中Zn的占比为0.45~0.495，示例性的为0.46、0.47、0.48或0.493，但不限于此。第二调节层22的厚度为10nm~30nm，示例性的为12nm、15nm、19nm、22nm、25nm或28nm，但不限于此。第二调节层22中Ni组分的占比（即b/2）为0.005~0.075，示例性的为0.008、0.012、0.023、0.035、0.048或0.055，但不限于此。第二调节层22中Zn的占比为0.425~0.495，示例性的为0.435、0.44、0.45、0.46或0.48，但不限于此。

其中，缓冲层3为硅衬底1常用的AlN层、Si_xO_y层、AlGaN层或GaN层，但不限于此。缓冲层3可起到缓解硅衬底1与其他外延层的晶格失配的作用。

优选的，参考图3和图4，在本发明的一个实施例之中，缓冲层3包括依次层叠于硅衬底1上的Ti层31、AlN层32、纳米棒33和SiC包裹层34。其中，纳米棒33阵列分布在AlN层32上，每个纳米棒33均为周期性结构，周期数为1~5，每个周期均包括依次层叠的AlGaN层331和GaN层332。其中，Ti层31可有效地阻隔后续反应气体NH₃、H₂与硅衬底1的反应，防止Ga回熔。AlN-AlGaN/GaN-SiC的结构呈现晶格常数逐渐递减的变化趋势，从而实现了硅衬底1到GaN质外延层的良好过渡，减少了晶格失配。此外，将AlGaN层331和GaN层332设置成纳米棒状，这种结构可更好地释放应力，解决大规格硅衬底边缘裂纹的问题，使得本发明中的外延结构可适用于更大规格的硅衬底。

需要说明的是，在增加调节层2后，可有效解决一般规格硅衬底（小于等于4英寸）的晶格失配、热失配问题。而当采用更大规格的硅衬底1（大于等于6英寸）时，虽然调节层2也可防止巨大晶格失配、热失配所引起的外延破裂的问题，但其无法解决大规格硅衬底的边缘裂纹问题。而本发明通过引入特定结构的缓冲层3，有效解决了该问题。

具体的，Ti层31的厚度为1nm~3nm，示例性的为1.2nm、1.5nm、1.8nm、2nm、2.5nm或2.7nm，但不限于此。AlN层32的厚度为2nm~8nm，示例性的为3nm、4nm、5nm或7nm，但不限于此。SiC包裹层34的厚度为20nm~50nm，当其厚度＜20nm时，难以有效填平纳米棒33之间的空隙，影响后续外延层的晶体质量。示例性的，SiC包裹层34的厚度为22nm、25nm、30nm、35nm、40nm或44nm，但不限于此。

具体的，纳米棒33阵列分布在AlN层32上，其截面为圆形、矩形、三角形或其他多边形。这种纳米棒33可在多个方向上释放应力，解决大规格硅衬底边缘裂纹的问题。优选的，纳米棒33的截面为矩形，即纳米棒33整体呈方柱状。其中，纳米棒33沿一方向（如图3中垂直穿过纸面的方向）贯穿硅衬底1，其在与该方向垂直的方向（即图3中的X方向）的宽度为1μm~5μm，高度（沿外延生长方向，即图3中Y方向）为5nm~15nm。示例性的纳米棒33的宽度为1.5μm、2μm、3μm、3.5μm或4μm，但不限于此。纳米棒33的高度为6nm、8nm、10nm、12nm或14nm，但不限于此。纳米棒33中单个AlGaN层331的厚度与单个GaN层332的厚度之比为1.5:1~4:1，示例性的为2:1、2.2:1、3:1或3.5:1，但不限于此。

其中，U-GaN层4的厚度为300nm~2000nm，示例性的为370nm、500nm、650nm、800nm、1150nm、1270nm或1750nm，但不限于此。优选的，U-GaN层4的厚度为300nm~800nm，当引入本发明的缓冲层3结构后，可降低U-GaN层4的厚度。

其中，N-GaN层5的掺杂元素为Si，但不限于此。N-GaN层5的掺杂浓度为1×10¹⁹cm^-3~5×10¹⁹cm^-3，厚度为0.5μm~4μm，示例性的为0.8μm、1.3μm、2.5μm、3.7μm或3.9μm，但不限于此。

其中，多量子阱层6为周期性结构，周期数为6-12。每个周期均包括依次层叠的InGaN阱层和GaN垒层。其中，InGaN阱层的厚度为2nm~5nm，In组分占比为0.2~0.4。GaN垒层的厚度为5nm~15nm。

其中，电子阻挡层7为AlGaN层或AlInGaN层，但不限于此。优选的，在本发明的一个实施例之中，电子阻挡层7为Al_αIn_βGaN层，其中，α为0.05~0.1，β为0.01~0.2，其厚度为10nm~40nm。

其中，P-GaN层8中的掺杂元素为Mg，但不限于此。P-GaN层8中Mg的掺杂浓度为1×10¹⁹cm^-3~1×10²¹cm^-3。P-GaN层8的厚度为10nm~50nm。

相应的，参考图5，本发明还公开了一种基于硅衬底的LED外延片的制备方法，其用于制备上述的基于硅衬底的LED外延片，其包括以下步骤：

S1：提供硅衬底；

S2：在硅衬底的背面生长调节层；

其中，调节层可通过MOCVD法、MBE法生长，但不限于此。优选的，在本发明的一个实施例之中，调节层通过MOCVD法生长，生长温度为500℃~800℃，生长压力为50torr~300torr，生长时所采用的Ni源为NiMcP₂，采用的Zn源为DEZn，采用的Se源为DMSe，采用的载气为Ar，以防止发生预反应。

优选的，在本发明的一个实施例中，步骤S2包括：

S21：在硅衬底的背面生长第一调节层；

具体的，在本发明的一个实施例之中，第一调节层通过MOCVD法生长，生长温度为500℃~700℃，生长压力为50torr~150torr。

S22：在第一调节层上生长第二调节层；

具体的，在本发明的一个实施例之中，第二调节层通过MOCVD法生长，生长温度为600℃~800℃，生长压力为100torr~200torr。

S3：在硅衬底的正面依次生长缓冲层、U-GaN层、N-GaN层、多量子阱层、电子阻挡层和P-GaN层；

具体的，步骤S3包括：

S31：在硅衬底正面生长缓冲层；

具体的，可通过MOCVD生长GaN层，或通过PVD生长AlN层，作为缓冲层。

优选的，在本发明的一个实施例之中，步骤S31包括以下步骤：

S311：在硅衬底正面生长Ti层；

其中，Ti层可通过MBE法或PVD法生长，但不限于此。优选的，在本发明的一个实施例之中，Ti层通过CVD法生长，溅射时间为10min~20min，溅射腔气压为0.1Pa~0.5Pa，溅射电流为0.1A~0.5A，溅射电压为300V~500V。

S312：在Ti层上生长AlN层；

其中，AlN层可通过PVD法或MOCVD法生长，但不限于此。优选的，在本发明的一个实施例之中，AlN层通过CVD法生长，溅射时间为10min~20min，溅射腔气压为0.1Pa~0.5Pa，溅射电流为0.1A~0.5A，溅射电压为300V~500V。

S313：在AlN层上周期性生长AlGaN层和GaN层；

其中，AlGaN层和GaN层可通过MOCVD法生长，但不限于此。具体的，在本发明的一个实施例之中，AlGaN层的生长温度为1000℃~1100℃，生长压力为100torr~200torr；GaN层的生长温度为900℃~1000℃，生长压力为100torr~300torr。

S314：刻蚀形成纳米棒；

其中，可通过干法刻蚀或湿法刻蚀对AlGaN层和GaN层进行刻蚀。优选的，采用ICP刻蚀。

S315：在纳米棒上生长SiC包裹层；

其中，可通过PVT法或MOCVD法生长SiC包裹层，但不限于此。优选的，在本发明的一个实施例之中，SiC包裹层采用MOCVD法生长，生长温度为800℃~900℃，生长压力为50torr~200torr。

S32：在缓冲层上生长U-GaN层；

具体地，在本发明的一个实施例之中，在MOCVD中生长U-GaN层，生长温度为1100℃~1150℃，生长压力为100torr~500torr。

S33：在U-GaN层上生长N-GaN层；

具体的，在本发明的一个实施例之中，在MOCVD中生长N-GaN层，生长温度为1100℃~1150℃，生长压力为100torr~500torr。

S34：在N-GaN层上生长多量子阱层；

具体的，在本发明的一个实施例之中，在MOCVD中周期性生长InGaN阱层和GaN垒层，得到多量子阱层。其中，InGaN阱层的生长温度为700℃~800℃，生长压力为100torr~500torr。GaN垒层的生长温度为800℃~900℃，生长压力为100torr~500torr。

S35：在多量子阱层上生长电子阻挡层；

具体的，在本发明的一个实施例之中，在MOCVD中生长Al_αIn_βGaN层，作为电子阻挡层，生长温度为950℃~1100℃，生长压力为100torr~300torr。

S36：在电子阻挡层上生长P-GaN层；

具体的，在本发明的一个实施例之中，在MOCVD中生长P-GaN层，生长温度为800℃~1000℃，生长压力为100torr~300torr。

下面以具体实施例对本发明进行进一步说明：

实施例1

参考图1，本实施例提供一种基于硅衬底的LED外延片，其包括硅衬底1，设于硅衬底1背面的调节层2，依次设于硅衬底1正面的缓冲层3、U-GaN层4、N-GaN层5、多量子阱层6、电子阻挡层7和P-GaN层8。

其中，硅衬底为4英寸Si（111）衬底。

其中，调节层2为NiZnSe层，其厚度为25nm，Ni占比为0.1，Zn占比为0.4。

其中，缓冲层3为AlN层，其厚度为30nm。U-GaN层4的厚度为1800nm。N-GaN层5的掺杂元素为Si，掺杂浓度为3.5×10¹⁹cm^-3。

其中，多量子阱层6为交替堆叠的InGaN阱层和GaN垒层，堆叠周期数为10，单个InGaN阱层的厚度为3nm，单个GaN垒层的厚度为10nm。

其中，电子阻挡层7为Al_αIn_βGaN层（α=0.08，β=0.03），其厚度为35nm。P-GaN层8的掺杂元素为Mg，掺杂浓度为5×10²⁰cm^-3，厚度为40nm。

本实施例中基于硅衬底的LED外延片的制备方法包括以下步骤：

（1）提供硅衬底；

（2）在硅衬底的背面生长调节层；

具体的，通过MOCVD法生长调节层，生长温度为550℃，生长压力为150torr，生长时所采用的Ni源为NiMcP₂，采用的Zn源为DEZn，采用的Se源为DMSe，采用的载气为Ar。

（3）在硅衬底的正面生长缓冲层；

具体的，采用PVD生长AlN层。

（4）在缓冲层上生长U-GaN层；

具体地，在MOCVD中生长U-GaN层，生长温度为1120℃，生长压力为250torr。

（5）在U-GaN层上生长N-GaN层；

具体的，在MOCVD中生长N-GaN层，生长温度为1150℃，生长压力为300torr。

（6）在N-GaN层上生长多量子阱层；

具体的，在MOCVD中周期性生长InGaN阱层和GaN垒层，得到多量子阱层。其中，InGaN阱层的生长温度为740℃，生长压力为300torr。GaN垒层的生长温度为840℃，生长压力为300torr。

（7）在多量子阱层上生长电子阻挡层；

具体的，在MOCVD中生长Al_αIn_βGaN层，生长温度为1050℃，生长压力为200torr。

（8）在电子阻挡层上生长P-GaN层；

具体的，在MOCVD中生长P-GaN层，生长温度为950℃，生长压力为200torr。

实施例2

参考图1、图2，本实施例提供一种基于硅衬底的LED外延片，其与实施例1的区别在于，调节层2包括靠近硅衬底1设置的第一调节层21和远离硅衬底1设置的第二调节层22。其中，第一调节层21为Ni_aZn_1-aSe层（a=0.08），其厚度为6nm；第二调节层为Ni_bZn_1-bSe层（b=0.06），其厚度为19nm。

其中，第一调节层21采用MOCVD法生长，生长温度为550℃，生长压力为120torr，生长时所采用的Ni源为NiMcP₂，采用的Zn源为DEZn，采用的Se源为DMSe，采用的载气为Ar。

其中，第二调节层22采用MOCVD法生长，生长温度为700℃，生长压力为150torr，生长时所采用的Ni源为NiMcP₂，采用的Zn源为DEZn，采用的Se源为DMSe，采用的载气为Ar。

其余均与实施例1相同。

实施例3

参考图1、图2，本实施例提供一种基于硅衬底的LED外延片，其与实施例2的区别在于，第一调节层21为Ni_aZn_1-aSe层（a=0.08），第二调节层为Ni_bZn_1-bSe层（b=0.12）。

其余均与实施例2相同。

实施例4

参考图1~图4，本实施例提供一种基于硅衬底的LED外延片，其与实施例3的区别在于：

缓冲层3包括依次层叠于硅衬底1上的Ti层31、AlN层32、多个纳米棒33和SiC包裹层34；纳米棒33阵列分布在AlN层32上，每个纳米棒33均为周期性结构，周期数为3，每个周期均包括依次层叠的AlGaN层331和GaN层332。

其中，Ti层31的厚度为2nm，AlN层32的厚度为5nm，SiC包裹层34的厚度为25nm，U-GaN层4的厚度为450nm。

其中，纳米棒33沿垂直穿过纸面的方向贯穿硅衬底1，其在X方向的宽度为2.5μm，在Y方向的高度为12nm。AlGaN层331和GaN层332的厚度之比为1:1。

其中，缓冲层的制备方法为：

（3.1）在硅衬底正面生长Ti层；

具体的，Ti层通过CVD法生长，溅射时间为12min，溅射腔气压为0.13Pa，溅射电流为0.3A，溅射电压为460V。

（3.2）在Ti层上生长AlN层；

具体的，AlN层通过CVD法生长，溅射时间为18min，溅射腔气压为0.4Pa，溅射电流为0.44A，溅射电压为390V。

（3.3）在AlN层上周期性生长AlGaN层和GaN层；

具体的，AlGaN层和GaN层通过MOCVD法生长。其中，AlGaN层的生长温度为1050℃，生长压力为120torr；GaN层的生长温度为980℃，生长压力为200torr。

（3.4）刻蚀形成纳米棒；

具体的，采用ICP刻蚀。

（3.5）在纳米棒上生长SiC包裹层；

具体的，SiC包裹层采用MOCVD法生长，生长温度为860℃，生长压力为130torr。

其余均与实施例3相同。

实施例5

参考图1~图4，本实施例提供一种基于硅衬底的LED外延片，其与实施例4的区别在于：AlGaN层331和GaN层332的厚度之比为3:1。

其余均与实施例4相同。

实施例6

参考图1、图2，本实施例提供一种基于硅衬底的LED外延片，其与实施例3的区别在于：硅衬底1为6英寸Si（111）衬底。

实施例7

参考图1~图4，本实施例提供一种基于硅衬底的LED外延片，其与实施例4的区别在于：硅衬底1为6英寸Si（111）衬底。

实施例8

参考图1~图4，本实施例提供一种基于硅衬底的LED外延片，其与实施例5的区别在于：硅衬底1为6英寸Si（111）衬底。

对比例1

本对比例提供一种硅衬底的LED外延片，其与实施例1的区别在于：

硅衬底1背面不设置调节层，相应的，在制备方法中也不包括制备该调节层的步骤。

对比例2

本对比例提供一种硅衬底的LED外延片，其与实施例1的区别在于：

调节层2为NiSe层，其通过MOCVD法生长调节层，生长温度为600℃，生长压力为200torr，生长时所采用的Ni源为NiMcP₂，采用的Se源为DMSe，采用的载气为Ar。

对比例3

本对比例提供一种硅衬底的LED外延片，其与实施例1的区别在于：

调节层2为ZnSe层，其通过MOCVD法生长调节层，生长温度为750℃，生长压力为200torr，生长时所采用的Zn源为DEZn，采用的Se源为DMSe，采用的载气为Ar。

制备实施例1~8，对比例1~3的LED外延片300片，统计其成品率；并在各组中选定10片测试发光亮度。以对比例1的数据为基准，计算发光亮度提升率和成品率提升率，具体结果如下表所示：

由表中可以看出，当在外延片中引入了本发明的调节层后，有效提升了外延片的成品率，也一定程度提升了发光亮度。

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)

1.一种基于硅衬底的LED外延片，其特征在于，包括硅衬底，设于硅衬底背面的调节层，依次设于硅衬底正面的缓冲层、U-GaN层、N-GaN层、多量子阱层、电子阻挡层和P-GaN层；其中，所述调节层为NiZnSe层。

2.如权利要求1所述的基于硅衬底的LED外延片，其特征在于，所述调节层包括靠近所述硅衬底设置的第一调节层和远离所述硅衬底设置的第二调节层，所述第一调节层为Ni_aZn_1-aSe层，所述第二调节层为Ni_bZn_1-bSe层；

其中，a为0.01~0.1，b为0.01~0.15，且a＜b。

3.如权利要求2所述的基于硅衬底的LED外延片，其特征在于，所述第一调节层的厚度为5nm~20nm，第二调节层的厚度为10nm~30nm。

4.如权利要求1~3任一项所述的基于硅衬底的LED外延片，其特征在于，所述缓冲层包括依次层叠于所述硅衬底上的Ti层、AlN层、多个纳米棒和SiC包裹层；

所述纳米棒阵列分布在所述AlN层上，每个纳米棒均为周期性结构，周期数为1~5，每个周期均包括依次层叠的AlGaN层和GaN层。

5.如权利要求4所述的基于硅衬底的LED外延片，其特征在于，所述Ti层的厚度为1nm~3nm，所述AlN层的厚度为2nm~8nm，所述SiC包裹层的厚度为20nm~50nm；

所述纳米棒的高度为5nm~15nm，宽度为1μm~5μm。

6.如权利要求4所述的基于硅衬底的LED外延片，其特征在于，所述AlGaN层的厚度与所述GaN层的厚度之比为1.5:1~4:1。

7.一种基于硅衬底的LED外延片的制备方法，用于制备如权利要求1~6任一项所述的基于硅衬底的LED外延片，其特征在于，包括：

提供硅衬底，在所述硅衬底的背面生长调节层，在所述硅衬底的正面依次生长缓冲层、U-GaN层、N-GaN层、多量子阱层、电子阻挡层和P-GaN层；其中，所述调节层为NiZnSe层。

8.如权利要求7所述的基于硅衬底的LED外延片的制备方法，其特征在于，所述调节层包括靠近所述硅衬底设置的第一调节层和远离所述硅衬底设置的第二调节层；

所述第一调节层的生长温度为500℃~700℃，生长压力为50torr~150torr；所述第二调节层的生长温度为600℃~800℃，生长压力为100torr~200torr。

9.如权利要求7所述的基于硅衬底的LED外延片的制备方法，其特征在于，所述缓冲层包括依次层叠于所述硅衬底上的Ti层、AlN层、多个纳米棒和SiC包裹层；所述纳米棒阵列分布在所述AlN层上，每个纳米棒均为周期性结构，周期数为1~5，每个周期均包括依次层叠的AlGaN层和GaN层；

其中，所述Ti层、AlN层通过CVD法制得，溅射时间为10min~20min，溅射腔气压0.1Pa~0.5Pa，溅射电流为0.1A~0.5A，溅射电压为300V~500V；

所述纳米棒的制备方法为：采用MOCVD周期性生长AlGaN层和GaN层，然后刻蚀得到纳米棒；其中，所述AlGaN层的生长温度为1000℃~1100℃，生长压力为100torr~200torr；所述GaN层的生长温度为900℃~1000℃，生长压力为100torr~300torr；

所述SiC包裹层采用MOCVD法生长，生长温度为800℃~900℃，生长压力为50torr~200torr。

10.一种基于硅衬底的LED，其特征在于，包括如权利要求1~6任一项所述的基于硅衬底的LED外延片。

Images