CN116387426A - 一种发光二极管外延片及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种发光二极管外延片及其制备方法，发光二极管外延片包括衬底，以及依次沉积在衬底上的缓冲层、非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层和P型GaN层，缓冲层包括依次沉积在衬底上的氮化石墨烯缓冲层、h‑BN缓冲层、BxAl1‑xN缓冲层、AlN缓冲层，其中，所述BxAl1‑xN缓冲层中B含量沿着外延层的生长方向逐渐减少。本发明通过在衬底与外延结构之间依次布置氮化石墨烯缓冲层、h‑BN缓冲层、BxAl1‑xN缓冲层、AlN缓冲层，减少结构之间的晶格失配，降低缺陷密度、提高发光二极管外延片的整体质量。
Description
技术领域
本发明涉及光电技术领域，具体涉及一种发光二极管外延片及制备方法。
背景技术
发光二极管(LED)是一种常用的半导体发光器件，主要通过电子与空穴复合释放能量发光，在全球能源短缺的背景下，白光LED在照明市场的前景备受全球瞩目，LED光源作为新型的固态光源，是传统光源白炽灯、荧光灯的有效替代品。
GaN基发光二极管由于具有节能环保、体积小、寿命长、点亮响应时间短、颜色可调等众多优点。吸引着越来越多人的关注。GaN基发光二极管主要通过在衬底上沉积外延结构的方式制成，因此，外延片的质量和衬底与外延结构之间的晶格质量对发光二极管的发光效率影响比较大。GaN基发光二极管衬底多采用蓝宝石衬底，蓝宝石衬底存在着非常大的晶格缺陷，生长GaN基外延层时，衬底上的晶格失配造成GaN吸附原子表面扩散困难，容易造成晶格失配，很难形成二维光滑的GaN薄膜，导致外延片的发光效率不高。
目前，为了改善衬底与GaN基外延层之间的晶格失配，常采用的方法是在衬底上生长AlN缓冲层，然后在缓冲层上生长GaN基外延层；在衬底上高温生长AlN缓冲层，高温缓冲层与衬底之间热膨胀系数相差较大，引起热失配，无法释放热应力，容易造成后续外延性龟裂；低温生长缓冲层，由于低温下的AlN缓冲层多为多晶或非晶状态，晶体质量较差，质量较差的晶体容易与GaN基外延层产生晶格失配并形成位错延伸发光二极管多量子阱有源层，导致多量子阱层电子与空穴发生辐射复合效率下降，进而LED发光效率下降。
发明内容
基于此，本发明的目的是提供一种发光二极管外延片及制备方法，以解决现有技术中衬底与外延结构之间存在热失配和晶格失配，造成缺陷密度大、LED发光效率不高的问题。
本发明一方面提供一种发光二极管外延片，包括以下步骤：包括衬底，以及依次沉积在所述衬底上的缓冲层、非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层和P型GaN层，所述缓冲层包括依次沉积在所述衬底上的氮化石墨烯缓冲层、h-BN缓冲层、BxAl1-xN缓冲层、AlN缓冲层，其中，所述BxAl1-xN缓冲层中B含量沿着外延层的生长方向逐渐减少。
本发明的有益效果是：本发明提供一种发光二极管外延片，包括衬底和依次沉积在衬底上的氮化石墨烯缓冲层、h-BN缓冲层、BxAl1-xN缓冲层、AlN缓冲层，然后在AlN缓冲层上再依次沉积非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层和P型GaN层，得到目标发光二极管，在衬底上沉积氮化石墨烯缓冲层，利用范德华弱的范德华力释放衬底与氮化石墨烯之间的应力，降低位错密度，进一步的，h-BN缓冲层为六方晶系结构，与石墨烯结构类似，可以进一步减少晶格失配；另外，BxAl1-xN缓冲层可以减少h-BN缓冲层与AlN缓冲层之间的晶格失配，AlN缓冲层可以为后续的外延片生长提供形核点，有利于外延片的成膜和晶体质量的提升，通过在衬底与外延结构之间依次布置氮化石墨烯缓冲层、h-BN缓冲层、BxAl1-xN缓冲层、AlN缓冲层，减少结构之间的热失配和晶格失配，降低缺陷密度、提高发光二极管外延片的发光效率。
优选的，所述氮化石墨烯缓冲层的厚度为1nm～20nm，所述h-BN缓冲层的厚度为1nm～20nm，所述BxAl1-xN缓冲层的厚度为1nm～50nm，AlN缓冲层的厚度为1nm～100nm。
优选的，所述BxAl1-xN缓冲层中x的取值范围为0-1。
优选的，所述多量子阱层包括交替堆叠InGaN量子阱层和AlGaN量子垒层。
本发明另一方面还提供一种制备上述的发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供一衬底；
在所述衬底上依次沉积氮化石墨烯缓冲层、h-BN缓冲层、BxAl1-xN缓冲层、AlN缓冲层；
在所述AlN缓冲层上依次沉积非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层和P型GaN层；
其中，所述BxAl1-xN缓冲层中B含量沿着外延层的生长方向逐渐减少。
优选的，所述氮化石墨烯缓冲层在PECVD中沉积而成，沉积的功率为2KW～5KW，沉积温度为300℃～800℃，溅射压力为1torr～50torr；
沉积完所述氮化石墨烯缓冲层后在其表面进行N2等离子体处理，所述等离子体处理的温度为300℃～800℃。
优选的，所述PECVD中溅射的碳源为CH4。
优选的，所述h-BN缓冲层、所述BxAl1-xN缓冲层、所述AlN缓冲层在MOCVD中沉积而成，沉积温度为700℃～900℃，生长压力为50torr～300torr。
优选的，所述h-BN缓冲层、所述BxAl1-xN缓冲层、所述AlN缓冲层的沉积过程中的生长气氛为N2/NH3成分比1:1～1:10的混合气。
优选的，所述h-BN缓冲层、所述BxAl1-xN缓冲层、所述AlN缓冲层在沉积过程中采用NH3作为N源，所述BxAl1-xN缓冲层、所述AlN缓冲层在沉积过程中采用三甲基铝作为铝源。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为本发明提供的发光二极管外延片结构示意图；
图2为本发明提供的发光二极管外延片制备方法流程图；
主要元件符号说明：
| 衬底 | 10 | 缓冲层 | 20 |
| 氮化石墨烯缓冲层 | 21 | h-BN缓冲层 | 22 |
| BxAl1-xN缓冲层23 | 23 | AlN缓冲层 | 24 |
| 非掺杂GaN层 | 30 | N型GaN层 | 40 |
| 多量子阱层 | 50 | 电子阻挡层 | 60 |
| P型GaN层 | 70 |
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。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。
本发明提供一种发光二极管外延片及其制备方法，通过在衬底与其他外延结构之间依次布置氮化石墨烯缓冲层、h-BN缓冲层、BxAl1-xN缓冲层、AlN缓冲层，通过氮化石墨烯缓冲层、h-BN缓冲层、BxAl1-xN缓冲层、AlN缓冲层减少衬底与外延结构之间的热失配和晶格失配，降低缺陷密度、提高发光二极管外延片的发光效率。
具体的，参阅图1，本发明实施方式提供的发光二极管外延片包括：衬底10，以及依次沉积在衬底上的缓冲层20、非掺杂GaN层30、N型GaN层40、多量子阱层50、电子阻挡层60和P型GaN层70，缓冲层20包括依次沉积在衬底10上的氮化石墨烯缓冲层21、h-BN缓冲层22、BxAl1-xN缓冲层23、AlN缓冲层24，其中，BxAl1-xN缓冲层中B含量沿着外延层的生长方向逐渐减少。
GaN基发光二极管可以选用硅衬底、蓝宝石衬底、SiO2蓝宝石复合衬底、碳化硅衬底、氮化镓衬底、氧化锌衬底中的一种，蓝宝石衬底具有制备工艺成熟、价格较低、底取材方便、性价比高、易于清洗和处理，高温下有很好的稳定性，是目前最常用的衬底材料，因此本实施方式采用蓝宝石衬底。然而蓝宝石衬底上存在非常大的晶格缺陷，根据理论计算，产生失配位错的临界厚度要远小于一个原子层的厚度，因此在最初的生长中，不可能形成完整的原子层。衬底与外延层之间的晶格失配形成的位错会进一步延伸至多量子阱层，导致多量子阱层电子与空穴发生辐射复合效率下降，LED发光效率下降；因此需要引入合适的缓冲层来控制晶体缺陷，改善后续生长晶体的质量，缓解衬底与外延层之间由于晶格失配和热失配引起的应力。
具体的，在本实施方式中，在衬底10与非掺杂GaN层30之间引入缓冲层20，缓冲层20包括依次沉积在衬底10上的氮化石墨烯缓冲层21、h-BN缓冲层22、BxAl1-xN缓冲层23、AlN缓冲层24；石墨烯适用于范德华外延生长的最常用二维材料，石墨烯弱的范德华相互作用可以有效释放应力，降低位错密度，因此在石墨烯上沉积外延层容易获得高品质外延层薄膜。石墨烯缓冲层可以使衬底10与后续外延层之间的界面相互作用降低2个数量级，石墨烯缓冲层允许外延层与衬底存在大的晶格失配，石墨烯晶格相对完整可以覆盖晶体缺陷，III族金属原子在石墨烯上迁移障碍很低。h-BN缓冲层为六方氮化硼缓冲层，具有六方晶系结构，与石墨烯的六方结构类似，可以进一步减少晶格失配，提高后续外延层的晶体质量；BxAl1-xN缓冲层23沉积在h-BN缓冲层22与AlN缓冲层24之间，可以有效的减少h-BN缓冲层22与AlN缓冲层24之间的晶格失配，提高AlN缓冲层24的晶体质量；AlN缓冲层24可以为后续的非掺杂GaN层的生长提高成形核点；利于GaN基外延材料的成膜与晶体质量提升，缓解衬底与GaN基外延层之间由于晶格失配和热失配引起的应力。
进一步的，h-BN层的晶格常数在
左右，AlN层的晶格常数在/>
左右，为了减少h-BN缓冲层22与AlN缓冲层24之间的晶格失配，在h-BN缓冲层22与AlN缓冲层24之间通过BxAl1-xN缓冲层23进行过渡，进一步的，BxAl1-xN缓冲层23中B的含量沿外延层的生长方向逐渐减少，其中，BxAl1-xN缓冲层23中x的取值范围为0-1；BxAl1-xN缓冲层23中B的含量的增减与Al的含量的增减是相反的，也即BxAl1-xN缓冲层23中B的含量沿外延层的生长方向逐渐减少，那么BxAl1-xN缓冲层23中Al的含量沿外延层的生长方向逐渐增多。在BxAl1-xN缓冲层23中B的含量越高，BxAl1-xN缓冲层23与h-BN缓冲层22的各元素含量越相近，使得BxAl1-xN缓冲层23与h-BN缓冲层22之间的晶格失配越少，类似的，在BxAl1-xN缓冲层23中Al的含量越高，BxAl1-xN缓冲层23与AlN缓冲层24的各元素含量越相近，使得BxAl1-xN缓冲层23与AlN缓冲层24之间的晶格失配越少。因此，将BxAl1-xN缓冲层23布置成元素变化的结构，靠近h-BN缓冲层22的部分B含量高、Al含量低，逐渐过渡到靠近AlN缓冲层24的部分Al含量高、B含量低，通过在h-BN缓冲层22与AlN缓冲层24之间设置元素渐变的BxAl1-xN缓冲层23，有效的减少h-BN缓冲层22与AlN缓冲层24之间的晶格失配，进一步提高外延层AlN缓冲层24的晶体质量。
优选的，氮化石墨烯缓冲层的厚度为1nm～20nm，h-BN缓冲层的厚度为1nm～20nm，BxAl1-xN缓冲层23的厚度为1nm～50nm，AlN缓冲层的厚度为1nm～100nm，合适的缓冲层厚度既可以释放衬底与外延层的应力，也可以提高GaN外延层的晶体质量；优选的，氮化石墨烯缓冲层厚度5nm，h-BN缓冲层10nm，BxAl1-xN缓冲层15nm，AlN缓冲层20nm。
另外，在本实施方式中，多量子阱层50包括依次交替叠设在GaN层40上的InGaN量子阱层51和AlGaN量子垒层52，具体的，堆叠周期数6～12个，其中InGaN量子阱层厚度为2～5nm，生长压力50～300torr，AlGaN量子垒层厚度为5nm～15nm，生长压力50～300torr，Al组分为0.01～0.1。具体的，可以在MOCVD中沉积非掺杂GaN层30、N型GaN层40、多量子阱层50、电子阻挡层60和P型GaN层70中，在本实施方式中，MOCVD采用高纯N2作为载气，高纯NH3作为N源，三甲基镓(TMGa)及三乙基镓(TEGa)作为镓源，三甲基铝(TMAl)作为铝源，硅烷(SiH4)作为N型掺杂剂，二茂镁(CP2Mg)作为P型掺杂剂进行外延生长。
请参阅图2，为本发明实施方式中的发光二极管外延片的制备方法，具体的，本发明提供的发光二极管外延片制备方法包括步骤S10-S70。
步骤S10，提供一衬底；
衬底可选用硅衬底、蓝宝石衬底、SiO2蓝宝石复合衬底、碳化硅衬底、氮化镓衬底、氧化锌衬底中的一种。优选的，衬底选用蓝宝石衬底，蓝宝石是目前最常用的衬底材料，蓝宝石衬底具有制备工艺成熟、价格较低、易于清洗和处理，高温下有很好的稳定性，因此，本实施方式中采用蓝宝石衬底。
步骤S20，在衬底上依次沉积氮化石墨烯缓冲层、h-BN缓冲层、BxAl1-xN缓冲层、AlN缓冲层。
具体的，在本实施方式中，氮化石墨烯缓冲层厚度为1nm～20nm，氮化石墨烯缓冲层可以通过PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，等离子体增强化学的气相沉积法)沉积而成，PECVD沉积速率快；成膜质量好，针孔较少，不易龟裂。氮化石墨烯缓冲层的沉积功率2KW～5KW，沉积温度300℃～800℃，溅射压力1torr～50torr，沉积完后在其表面进行N2等离子体处理，温度300～800℃，优选的，在PECVD中沉积氮化石墨烯缓冲层，沉积功率为3.5KW，沉积温度为600℃，溅射压力为20torr，经N2等离子体处理，等离子体处理的温度为400℃；进一步的，在PECVD沉积中，采用高纯的CH4为碳源进行溅射。
另外，在本实施方式中，在氮化石墨烯缓冲层上沉积h-BN缓冲层，其中氮化石墨烯缓冲层的N原子与h-BN缓冲层的B原子成键，使得氮化石墨烯缓冲层吸附B原子数量大大增加，增加了h-BN的成核点，提高沉积h-BN效率及质量。h-BN缓冲层、BxAl1-xN缓冲层、AlN缓冲层通过MOCVD(Metal-organic Chemical Vapor Deposition，金属有机化合物化学气相沉淀)沉积而成，MOCVD是在气相外延生长(VPE)的基础上发展起来的一种新型气相外延生长技术，可以采用高纯H2、高纯N2、高纯H2和高纯N2的混合气体中的一种作为载气，高纯NH3作为N源，MOCVD适用范围广泛、外延层生长易于控制、大面积均匀性良好。
可选的，在本实施方式中，h-BN缓冲层为1nm～20nm，BxAl1-xN缓冲层为1nm～50nm，AlN缓冲层为1nm～100nm；通过MOCVD沉积h-BN缓冲层、BxAl1-xN缓冲层、AlN缓冲层的沉积温度700℃～900℃，生长压力为50torr～300torr。BxAl1-xN缓冲层中B组分0～1，沿外延层生长方向逐渐降低；BxAl1-xN缓冲层23中B组分渐变降低可以减少h-BN缓冲层22与AlN缓冲层的晶格失配，提高AlN缓冲层的晶体质量。h-BN缓冲层、BxAl1-xN缓冲层、AlN缓冲层的生长气氛为N2/NH3成分比1:1～1:10的混合气。MOCVD中合适的沉积温度及生长压力可以提高原子迁移率，保证其沉积晶粒在较小的厚度内能连成面，转变为二维外延生长，形成平整的成核表面，减少其成核生长的接触角，提高缓冲层的晶体质量。
优选的，在MOCVD中沉积h-BN缓冲层、BxAl1-xN缓冲层、AlN缓冲层，采用高纯N2作为载气，高纯NH3作为N源，沉积过程中的生长气氛为N2/NH3成分比1:1～1:10的混合气；沉积BxAl1-xN缓冲层、AlN缓冲层，采用三甲基铝作为铝源；在MOCVD中沉积h-BN缓冲层、BxAl1-xN缓冲层、AlN缓冲层过程中，生长气氛无H2，避免H2与Al源发生副反应。优选的，在MOCVD中沉积h-BN缓冲层、BxAl1-xN缓冲层、AlN缓冲层，BxAl1-xN缓冲层中B组分沿外延层方向由1逐渐降低0.1，h-BN缓冲层、BxAl1-xN缓冲层、AlN缓冲层的生长气氛为N2/NH3成分比为1:3的混合气，沉积温度为820℃。生长压力为100torr。
步骤S30，在缓冲层上沉积非掺杂GaN层。
优选的，在AlN缓冲层上沉积非掺杂GaN层，非掺杂的GaN层生长温度为1050℃～1200℃，压力100torr～600torr，厚度为1um～5um。具体的，在本实施方式中，非掺杂GaN层生长温度1100℃，生长压力150torr，生长厚度2um～3um。非掺杂GaN层生长温度较高，压力较低，制备得到的GaN的晶体质量较优，同时随着GaN厚度的增加，压应力会通过堆垛层错释放，线缺陷减少，晶体质量提高，反向漏电降低，但提高GaN层厚度对Ga源材料消耗较大，大大提高了LED的外延成本，因此目前LED外延片通常非掺杂GaN生长2～3um，不仅节约生产成本，而且GaN材料又具有较高的晶体质量。
步骤S40，在非掺杂GaN层上沉积N型GaN层。
优选的，N型GaN层生长温度为1050℃～1200℃，压力100torr～600torr，厚度为2um～3um，Si掺杂浓度为1*e19atoms/cm3～5*e19atoms/cm3。具体的，在本实施方式中，N型GaN层生长温度为1120℃，生长压力100torr，生长厚度为2um～3um，Si掺杂浓度为2.5*e19atoms/cm3，首先N型GaN层为LED发光提供充足电子，其次N型GaN层的电阻率要比P-GaN上的透明电极的电阻率高，因此足够的Si掺杂，可以有效的降低N型GaN层电阻率，最后N型GaN足够的厚度可以有效释放应力发光二极管的发光效率。
步骤S50，在N型GaN层上沉积多量子阱层。
优选的，多量子阱层为交替堆叠在N型GaN层上的InGaN量子阱层和AlGaN量子垒层，堆叠周期数6～12，其中InGaN量子阱层生长温度为790℃～810℃，厚度为2nm～5nm，生长压力50torr～300torr，AlGaN量子垒层生长温度为800℃～900℃，厚度为5nm～15nm，生长压力50torr～300torr，Al组分为0.01～0.1。具体的，在本实施方式中，多量子阱层为交替堆叠的InGaN量子阱层和AlGaN量子垒层，堆叠周期数为10，其中InGaN量子阱生长温度为795℃，厚度为3.5nm，压力200torr，In组分为0.22，AlGaN量子垒层生长温度为855℃，厚度为9.8nm，生长压力为200torr，Al组分为0.05，多量子阱有源区为电子和空穴复合的区域，合理的结构设计可以显著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。
步骤S60，在多量子阱层上沉积电子阻挡层。
可选地，电子阻挡层为AlInGaN，厚度为10～40nm，生长温度为900℃-1000℃，压力为100torr～300torr，其中Al组分浓度为0.005-0.1，In组分浓度为0.01-0.2。具体地，在本实施方式中，电子阻挡层为AlInGaN厚度15nm，其中Al组分浓度延外延层生长方向有0.01渐变至0.05，In组分浓度为0.01，生长温度965℃，生长压力200torr，既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。
步骤S70，在电子阻挡层上沉积P型GaN层。
可选地，P型GaN层生长温度900℃-1050℃，厚度10nm～50nm，生长压力100torr～600torr，Mg掺杂浓度1*e19atoms/cm3～1*e21atoms/cm3。具体地，在本实施方式中，P型GaN层生长温度为985℃，厚度为15nm，生长压力为200torr，Mg掺杂浓度2*e20atoms/cm3，Mg掺杂浓度过高会破坏晶体质量，而掺杂浓度较低则会影响空穴浓度。同时，对于含V形坑的LED结构来说，P型GaN层较高的生长温度也有利于合并V形坑，得到表面光滑的LED外延片。
实施例1
一种发光二极管外延片，在本实施例中，选用蓝宝石衬底，蓝宝石具有热稳定性和化学稳定性好，机械强度高、技术成熟、价格相对便宜等优点。氮化石墨烯缓冲层的厚度为5nm、h-BN缓冲层的厚度为10nm、BxAl1-xN缓冲层的厚度为15nm、AlN缓冲层的厚度为20nm，BxAl1-xN缓冲层中B组分沿着外延层的生长方向逐渐由1降低至0.1，h-BN缓冲层、BxAl1-xN缓冲层、AlN缓冲层沉积过程中的生长气氛为N2/NH3成分比为1:3的混合气，在120mA/60mA电流下测试。
实施例2
本实施例当中的发光二极管外延片与实施例1中的发光二极管外延片的不同之处在于，氮化石墨烯缓冲层的厚度为10nm。
实施例3
本实施例当中的发光二极管外延片与实施例1中的发光二极管外延片的不同之处在于，h-BN缓冲层的厚度为15nm。
实施例4
本实施例当中的发光二极管外延片与实施例1中的发光二极管外延片的不同之处在于，BxAl1-xN缓冲层的厚度为25nm。
实施例5
本实施例当中的发光二极管外延片与实施例1中的发光二极管外延片的不同之处在于，AlN缓冲层的厚度为35nm。
实施例6
本实施例当中的发光二极管外延片与实施例1中的发光二极管外延片的不同之处在于，BxAl1-xN缓冲层中B组分沿着外延层的生长方向逐渐由1降低至0.2。
实施例7
本实施例当中的发光二极管外延片与实施例1中的发光二极管外延片的不同之处在于，BxAl1-xN缓冲层中B组分沿着外延层的生长方向逐渐由0.7降低至0.1。
实施例8
本实施例当中的发光二极管外延片与实施例1中的发光二极管外延片的不同之处在于，h-BN缓冲层、BxAl1-xN缓冲层、AlN缓冲层沉积过程中的生长气氛为N2/NH3成分比为1:5的混合气。
实施例9
本实施例当中的发光二极管外延片与实施例1中的发光二极管外延片的不同之处在于，h-BN缓冲层、BxAl1-xN缓冲层、AlN缓冲层沉积过程中的生长气氛为N2/NH3成分比为2:3的混合气。
对照例1
本实施例当中的发光二极管外延片与实施例1中的发光二极管外延片的不同之处在于，缓冲层仅采用35nm厚的AlN缓冲层。
请参阅表1，所示为上述各个实施例及对照例的部分参数对比及对应透光率的对比结果。
表1
从表1可知，本发明提供的发光二极管外延片，与目前量产的制备的芯片相比，光电效率提升1-2％。
需要说明的是，上述的实施过程只是为了说明本申请的可实施性，但这并不代表本申请的发光二极管外延片只有上述几种实施流程，相反的，只要能够将本申请的发光二极管外延片实施起来，都可以被纳入本申请的可行实施方案。另外，本发明的实施方式中发光二极管外延片的结构部分与本发明制备发光二极管外延片的方法部分是相对应的，其具体实施细节也是相同的，在此不再赘述。
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。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，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和改进，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，其特征在于，包括衬底，以及依次沉积在所述衬底上的缓冲层、非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层和P型GaN层，所述缓冲层包括依次沉积在所述衬底上的氮化石墨烯缓冲层、h-BN缓冲层、BxAl1-xN缓冲层、AlN缓冲层，其中，所述BxAl1-xN缓冲层中B含量沿着外延层的生长方向逐渐减少。
2.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述氮化石墨烯缓冲层的厚度为1nm～20nm，所述h-BN缓冲层的厚度为1nm～20nm，所述BxAl1-xN缓冲层的厚度为1nm～50nm，AlN缓冲层的厚度为1nm～100nm。
3.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BxAl1-xN缓冲层中x的取值范围为0-1。
4.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述多量子阱层包括交替堆叠InGaN量子阱层和AlGaN量子垒层。
5.一种制备权利要求1-4任意一项所述的发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供一衬底；
在所述衬底上依次沉积氮化石墨烯缓冲层、h-BN缓冲层、BxAl1-xN缓冲层、AlN缓冲层；
在所述AlN缓冲层上依次沉积非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层和P型GaN层；
其中，所述BxAl1-xN缓冲层中B含量沿着外延层的生长方向逐渐减少。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：
所述氮化石墨烯缓冲层在PECVD中沉积而成，沉积的功率为2KW～5KW，沉积温度为300℃～800℃，溅射压力为1torr～50torr；
沉积完所述氮化石墨烯缓冲层后在其表面进行N2等离子体处理，所述等离子体处理的温度为300℃～800℃。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述PECVD中溅射的碳源为CH4。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述h-BN缓冲层、所述BxAl1-xN缓冲层、所述AlN缓冲层在MOCVD中沉积而成，沉积温度为700℃～900℃，生长压力为50torr～300torr。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述h-BN缓冲层、所述BxAl1-xN缓冲层、所述AlN缓冲层的沉积过程中的生长气氛为N2/NH3成分比1:1～1:10的混合气。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述h-BN缓冲层、所述BxAl1-xN缓冲层、所述AlN缓冲层在沉积过程中采用NH3作为N源，所述BxAl1-xN缓冲层、所述AlN缓冲层在沉积过程中采用三甲基铝作为铝源。
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