CN116581217B - 发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管，涉及半导体光电器件领域。发光二极管外延片包括衬底和依次设于衬底上的缓冲层、非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、空穴沉积层、电子阻挡层和P型GaN层；空穴沉积层包括依次层叠于多量子阱层上的第一阶梯层和第二阶梯层；第一阶梯层包括依次层叠于多量子阱层上的Mg掺AlGaN层、XAlN层和GaN层，其中，X为钪或钇；第二阶梯层为Mg掺AlON层和BInGaN层交替层叠形成的周期性结构。实施本发明，可提升发光二极管的发光效率、抗静电能力，降低其工作电压。

Description

发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管
技术领域
本发明涉及半导体光电器件领域，尤其涉及一种发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管。
背景技术
常见的GaN基发光二极管外延片包括：衬底、以及在所述衬底上依次生长的缓冲层、非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层。其中，P型掺杂多采用Mg作为掺杂元素。但由于Mg的活化率很低，所以导致空穴浓度不够。这导致多量子阱中电子空穴不平衡，影响发光效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种发光二极管外延片及其制备方法，其可提升发光二极管的发光效率和抗静电能力，降低其工作电压。
本发明还要解决的技术问题在于，提供一种发光二极管。
为了解决上述问题，本发明公开了一种发光二极管外延片，其包括衬底和依次设于所述衬底上的缓冲层、非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、空穴沉积层、电子阻挡层和P型GaN层；所述空穴沉积层包括依次层叠于所述多量子阱层上的第一阶梯层和第二阶梯层；
所述第一阶梯层包括依次层叠于所述多量子阱层上的Mg掺AlGaN层、XAlN层和GaN层，其中，X为钪或钇；
所述第二阶梯层为Mg掺AlON层和BInGaN层交替层叠形成的周期性结构。
作为上述技术方案的改进，所述Mg掺AlGaN层中Mg掺杂浓度为1×1016cm-3~2×1017cm-3，其厚度为10nm~30nm；
所述GaN层的厚度为30nm~50nm。
作为上述技术方案的改进，所述XAlN层中X为钪，其X组分占比为0.1~0.2，其厚度为10nm~30nm。
作为上述技术方案的改进，所述XAlN层中，X为钇，其X组分占比为0.25~0.5，其厚度为10nm~30nm。
作为上述技术方案的改进，所述第二阶梯层的周期数为3~6，每个Mg掺AlON层中Mg掺杂浓度为1×1016cm-3~2×1017cm-3，O掺杂浓度为1×1017cm-3~1×1019cm-3，其厚度为3nm~6nm；
所述BInGaN层中B组分占比为0.1~0.2，In组分占比为0.05~0.15，其厚度为3nm~6nm。
作为上述技术方案的改进，随着所述第二阶梯层周期数的增加，所述Mg掺AlON层中Al含量呈递减变化，Mg掺杂浓度呈递增变化。
作为上述技术方案的改进，随着所述第二阶梯层周期数的增加，所述BInGaN层的厚度呈递减变化。
相应的，本发明还公开了一种发光二极管外延片的制备方法，用于制备上述的发光二极管外延片，其包括：
提供衬底，在所述衬底上依次生长缓冲层、非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、空穴沉积层、电子阻挡层和P型GaN层；所述空穴沉积层包括依次层叠于所述多量子阱层上的第一阶梯层和第二阶梯层；
所述第一阶梯层包括依次层叠于所述多量子阱层上的Mg掺AlGaN层、XAlN层和GaN层，其中，X为钪或钇；
所述第二阶梯层为Mg掺AlON层和BInGaN层交替层叠形成的周期性结构。
作为上述技术方案的改进，所述Mg掺AlGaN层的生长温度为1000℃~1200℃，生长压力为200torr~250torr；
X为钪时，所述XAlN层的生长温度为600℃~800℃，生长压力为100torr~500torr；
X为钇时，所述XAlN层的生长温度为900℃~1100℃，生长压力为50torr~200torr；
所述GaN层的生长温度为1000℃~1200℃，生长压力为100torr~300torr；
所述Mg掺AlON层的生长温度为1000℃~1200℃，生长压力为100torr~500torr；
所述BInGaN层的生长温度为1000℃~1200℃，生长压力为100torr~500torr。
相应的，本发明还公开了一种发光二极管，其包括上述的发光二极管外延片。
实施本发明，具有如下有益效果：
1. 本发明的发光二极管外延片中，在多量子阱层与电子阻挡层之间引入了空穴沉积层，其包括第一阶梯层和第二阶梯层。第一阶梯层包括依次层叠的Mg掺AlGaN层、XAlN层和GaN层，其中，X为钪或钇；这种第一阶梯层增加了自发极化和压电电荷极化，使得其二维空穴气电荷的载流子密度提高数倍，形成空穴沉积，同时也释放了压应力，提高了晶体质量，提升了抗静电性能。第二阶梯层为Mg掺AlON层和BInGaN层交替层叠形成的周期性结构。其中Mg掺AlON层中的O原子的并入有利于打开Mg-H键，避免络合物的形成，提升Mg的有效掺杂浓度，从而提升Mg的并入效率，增加Mg原子有效离化激活，提供了空穴沉积，同时Mg掺AlON层能够提升第二阶梯层的晶体质量，减少缺陷的产生，进而减少因晶格失配引起的应力场，提高空穴的有效注入效率。第二阶梯层中BInGaN层通过B的相对原子体积较小，可以插入或填充位错造成的空白位置，不断抑制位错延伸，进而逐步提升Mg掺AlON层中Mg掺杂的浓度，提升发光效率。
2. 本发明的第二阶梯层中，随着其周期数增加，不同周期的Mg掺AlON层的Al含量呈递减变化，Mg掺杂浓度呈递增变化，这消除了多量子阱层与电子阻挡层之间的势垒尖峰，使得P型GaN层产生的空穴更易进入多量子阱层，从而有效提升了发光二极管外延片的发光效率。进一步的，随着第二阶梯层周期数的增加，BInGaN层的厚度呈递减变化，这提升了Mg掺AlON层中Mg掺杂的浓度，提升了发光二极管外延片的发光效率。
附图说明
图1是本发明一实施例中发光二极管外延片的结构示意图；
图2是本发明一实施例中第一阶梯层的结构示意图；
图3是本发明一实施例中第二阶梯层的结构示意图；
图4是本发明一实施例中发光二极管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，本发明公开了一种发光二极管外延片，包括衬底1和依次设于衬底1上的缓冲层2、非掺杂GaN层3、N型GaN层4、多量子阱层5、空穴沉积层6、电子阻挡层7和P型GaN层8。其中，空穴沉积层6包括依次层叠于多量子阱层5上的第一阶梯层61和第二阶梯层62。第一阶梯层61包括依次层叠于多量子阱层5上的Mg掺AlGaN层611、XAlN层612和GaN层613；第二阶梯层62为Mg掺AlON层621和BInGaN层622交替层叠形成的周期性结构，基于上述结构，可有效提升发光二极管外延片的发光效率和抗静电性能。
其中，Mg掺AlGaN层611中Mg掺杂浓度为1×1016cm-3~5×1017cm-3，示例性的为3×1016cm-3、5×1016cm-3、7×1016cm-3、9×1016cm-3、1×1017cm-3或3×1017cm-3，但不限于此。优选的为1×1016cm-3~2×1017cm-3。
Mg掺AlGaN层611中Al组分占比为0.4~0.7，当其占比＜0.4时，界面处极化作用较弱，二维空穴气浓度较低。当其占比＞0.7时，界面应变过大，容易造成外延层破裂，降低发光效率。示例性的，Mg掺AlGaN层611中Al组分的占比为0.44、0.48、0.52、0.57、0.62、0.66或0.69，但不限于此。优选的为0.4~0.55。
Mg掺AlGaN层611的厚度为10nm~40nm，示例性的为14nm、18nm、22nm、26nm、30nm、34nm或38nm，但不限于此。优选的为10nm~30nm，更优选的为10nm~15nm。
其中，XAlN层612中X为Sc或Y。具体的，当X为钪（Sc）时，X组分（即Sc组分）的占比为0.1~0.22，该组分可增加对Mg掺AlGaN层611的张应变，提升二维空穴气的浓度。示例性的，X组分的占比为0.11、0.14、0.17、0.2或0.21，但不限于此。优选的为0.1~0.2。
当X为钇（Y）时，X组分（即Y组分）的占比为0.2~0.5，基于该组分的XAlN层612可增加对Mg掺AlGaN层611的张应变，提升二维空穴气的浓度。同时，也可一定程度上提升Mg掺AlGaN层611中的Al组分占比，加深界面处的势阱，有效提升二维空穴气的峰值密度。示例性的，X组分的占比为0.22、0.26、0.3、0.34、0.38、0.42或0.48，但不限于此。优选的为0.25~0.5。
XAlN层612的厚度为5nm~40nm，示例性的为8nm、14nm、20nm、26nm、32nm、36nm或38nm，但不限于此。优选的为10nm~30nm，更优选的为10nm~15nm。
其中，GaN层613的厚度为20nm~60nm，当其厚度＜20nm时，应变小，二维空穴气密度低；当其厚度＞60nm时，反而会弛豫应变，也会降低二维空穴气的密度。示例性的，GaN层613的厚度为25nm、30nm、35nm、40nm、45nm、50nm或55nm，但不限于此。优选的，GaN层613的厚度为30nm~50nm。
其中，第二阶梯层62的周期数为2~10，示例性的为3、5、7或9，但不限于此。优选的为3~6。每个周期的第二阶梯层62均包括依次层叠的Mg掺AlON层621和BInGaN层622。
其中，Mg掺AlON层621中Mg掺杂浓度为1×1016cm-3~5×1017cm-3，示例性的为3×1016cm-3、5×1016cm-3、7×1016cm-3、9×1016cm-3、1×1017cm-3或3×1017cm-3，但不限于此。优选的为1×1016cm-3~2×1017cm-3。
Mg掺AlON层621中O掺杂浓度为1×1017cm-3~3×1019cm-3，示例性的为3×1017cm-3、7×1017cm-3、1×1018cm-3、5×1018cm-3、9×1018cm-3或2×1019cm-3，但不限于此。优选的为1×1017cm-3~1×1019cm-3。
Mg掺AlON层621的厚度为2nm~8nm，示例性的为3nm、5nm、7nm或7.5nm，但不限于此。优选的为3nm~6nm。
优选的，在本发明的一个实施例之中，随着第二阶梯层62周期数的增加，不同周期中的Mg掺AlON层621中Al含量呈递减变化，Mg掺杂浓度呈递增变化。
其中，BInGaN层622中B组分占比为0.1~0.25，示例性的为0.13、0.16、0.19、0.22或0.24，但不限于此。优选的为0.1~0.2。
BInGaN层622中In组分占比为0.05~0.2，示例性的为0.08、0.1、0.12、0.14、0.16或0.18，但不限于此。优选的为0.05~0.15。
BInGaN层622的厚度为2nm~8nm，示例性的为3nm、5nm、7nm或7.5nm，但不限于此。优选的为3nm~6nm。
优选的，在本发明的一个实施例之中，随着第二阶梯层62周期数的增加，不同周期中的BInGaN层622的厚度呈递减变化。
其中，衬底1可为蓝宝石衬底、硅衬底、SiC衬底、ZnO衬底或GaN衬底，但不限于此。
其中，缓冲层2可为AlN层，但不限于此。其厚度为10nm~50nm，示例性的为15nm、20nm、25nm、30nm、40nm或45nm，但不限于此。
其中，非掺杂GaN层3的厚度0.8μm~2.5μm，示例性的为0.9μm、1.3μm、1.7μm、2.1μm或2.4μm，但不限于此。
其中，N型GaN层4的掺杂元素为Si或Ge，但不限于此，优选的为Si。N型GaN层4的掺杂浓度为1×1018cm-3~5×1019cm-3，示例性的为3×1018cm-3、6×1018cm-3、9×1018cm-3、3×1019cm-3或4×1019cm-3，但不限于此。N型GaN层4的厚度为1μm~3μm，示例性的为1.2μm、1.6μm、2μm、2.4μm、2.8μm或2.9μm，但不限于此。
其中，多量子阱层5为交替堆叠的InGaN量子阱层和AlGaN量子垒层，堆叠周期数3~15。单个InGaN量子阱层的厚度为3nm~5nm，示例性的为3.3nm、3.7nm、4.1nm、4.5nm或4.9nm，但不限于此。单个AlGaN量子垒层的厚度为5nm~15nm，示例性的为6nm、8nm、10nm、12nm或14nm，但不限于此。
其中，电子阻挡层7为AlGaN层或AlInGaN层，但不限于此。优选的为AlInGaN层。其厚度为30nm~50nm，示例性的为34nm、38nm、42nm或46nm，但不限于此。
其中，P型GaN层8中的P型掺杂元素为Mg、Be或Zn，但不限于此。优选的为Mg。P型GaN层7中P型掺杂浓度为1×1019cm-3~1×1021cm-3，示例性的为3×1019cm-3、7×1019cm-3、1×1020cm-3、4×1020cm-3或8×1020cm-3，但不限于此。P型GaN层8的厚度为200nm~500nm，示例性的为220nm、240nm、300nm、400nm或450nm，但不限于此。
相应的，参考图4，本发明还公开了一种发光二极管外延片的制备方法，用于制备上述的发光二极管外延片，其包括以下步骤：
S1：提供衬底；
优选的，在本发明的一个实施例之中，将衬底加载至MOCVD反应室中，在H2气氛中预处理4min~15min，处理温度为1000℃~1200℃，处理压力为200torr~600torr。
S2：在衬底上依次生长缓冲层、非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、空穴沉积层、电子阻挡层和P型GaN层；
具体的，步骤S2包括：
S21：在衬底上生长缓冲层；
其中，可采用MOCVD或PVD生长AlN层作为缓冲层，但不限于此。
S22：在缓冲层上生长非掺杂GaN层；
其中，在本发明的一个实施例之中，在MOCVD中生长非掺杂GaN层，生长温度为1100℃~1150℃，生长压力为100torr~500torr。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，N2和H2作为载气，通入TMGa作为Ga源。
S23：在非掺杂GaN层上生长N型GaN层；
其中，在本发明的一个实施例之中，在MOCVD中生长N型GaN层，生长温度为1100℃~1150℃，生长压力为100torr~500torr。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，N2和H2作为载气，通入TMGa作为Ga源，通入SiH4作为N型掺杂源。
S24：在N型GaN层上生长多量子阱层；
其中，在本发明的一个实施例之中，在MOCVD中周期性生长InGaN量子阱层和AlGaN量子垒层，以形成多量子阱层。其中，InGaN量子阱层的生长温度为750℃~900℃，生长压力为100torr~300torr。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，N2作为载气，通入TMGa作为Ga源，通入TMIn作为In源。AlGaN量子垒层的生长温度为800℃~900℃，生长压力为100torr~300torr。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，N2作为载气，通入TMGa作为Ga源，通入TMAl作为Al源。
S25：在多量子阱层上生长空穴沉积层；
具体的，步骤S25包括：
S251：在多量子阱层上生长Mg掺AlGaN层；
其中，在本发明的一个实施例之中，在MOCVD中生长Mg掺AlGaN层，其生长温度为1000℃~1200℃，生长压力为200torr~250torr。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，N2和H2作为载气，通入TMGa作为Ga源，通入TMAl作为Al源，通入CP2Mg作为Mg源。
S252：在Mg掺AlGaN层上生长XAlN层；
其中，在本发明的一个实施例之中，在MOCVD中生长XAlN层。其中，当X为钪时，所述XAlN层的生长温度为600℃~800℃，生长压力为100torr~500torr；生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，N2和H2作为载气，通入TMAl作为Al源，通入Sc(TMHD)3作为Sc源。
当X为钇时，所述XAlN层的生长温度为900℃~1100℃，生长压力为50torr~200torr；生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，N2和H2作为载气，通入TMAl作为Al源，通入三异丙氧基钇作为Y源。
S253：在XAlN层上生长GaN层，得到第一阶梯层；
其中，在本发明的一个实施例之中，在MOCVD中生长GaN层。其生长温度为1000℃~1200℃，生长压力为100torr~300torr；生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，N2和H2作为载气，通入TMGa作为Ga源。
S254：在第一阶梯层上生长第二阶梯层；
其中，在本发明的一个实施例之中，在MOCVD中周期性生长Mg掺AlON层和BInGaN层，以形成第二阶梯层。
其中，Mg掺AlON层的生长温度为1000℃~1200℃，生长压力为100torr~500torr；生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，N2和H2作为载气，通入TMAl作为Al源、O源，通入CP2Mg作为Mg源。
其中，BInGaN层的生长温度为1000℃~1200℃，生长压力为100torr~500torr。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入BH3作为B源，N2和H2作为载气，通入TMIn作为In源，通入TMGa作为Ga源。
S26：在第二阶梯层上生长电子阻挡层；
其中，在本发明的一个实施例之中，通过MOCVD生长AlInGaN层，作为电子阻挡层。其生长温度为900℃~1000℃，生长压力为100torr~300torr。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，N2和H2作为载气，通入TMIn作为In源，通入TMGa作为Ga源，通入TMAl作为Al源。
S27：在电子阻挡层上生长P型GaN层；
其中，在本发明的一个实施例之中，通过MOCVD生长P型GaN层。其生长温度为1000℃~1100℃，生长压力为100torr~300torr。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，N2和H2作为载气，通入TMGa作为Ga源，通入CP2Mg作为Mg源。
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~图3，本实施例提供一种发光二极管外延片，其包括衬底1和依次设于衬底1上的缓冲层2、非掺杂GaN层3、N型GaN层4、多量子阱层5、空穴沉积层6、电子阻挡层7和P型GaN层8。
其中，衬底1为蓝宝石衬底，缓冲层2为AlN层，其厚度为30nm。非掺杂GaN层3的厚度为1.5μm。N型GaN层4的厚度为2μm，掺杂元素为Si，Si的掺杂浓度为8×1018cm-3。
其中，多量子阱层5为周期性结构，周期数为10，每个周期均包括依次层叠的InGaN量子阱层和AlGaN量子垒层。其中，单个InGaN量子阱层的厚度为3nm，单个AlGaN量子垒层的厚度为11nm。
其中，空穴沉积层6包括依次层叠于多量子阱层5上的第一阶梯层61和第二阶梯层62。第一阶梯层61包括依次层叠于多量子阱层5上的Mg掺AlGaN层611、XAlN层612和GaN层613；其中，Mg掺AlGaN层611中Mg掺杂浓度为4×1017cm-3，Al组分占比为0.5，厚度为32nm。XAlN层612中X为Sc。X组分（即Sc组分）的占比为0.21，厚度为7nm。GaN层613的厚度为55nm。
其中，第二阶梯层62为Mg掺AlON层621和BInGaN层622交替层叠形成的周期性结构，其周期数为8。Mg掺AlON层621中Mg掺杂浓度为4×1017cm-3，O掺杂浓度为2×1019cm-3，Al摩尔含量为0.3，厚度为7nm。BInGaN层622中B组分占比为0.22，In组分占比为0.1，厚度为7nm。
其中，电子阻挡层7为AlInGaN层，其厚度为45nm。P型GaN层8的厚度为220nm，掺杂元素为Mg，掺杂浓度为5×1020cm-3。
本实施例中用于发光二极管外延片的制备方法，包括以下步骤：
（1）提供衬底；
（2）在衬底上生长缓冲层；
其中，通过PVD生长AlN，作为缓冲层。
（3）在缓冲层上生长非掺杂GaN层；
其中，在MOCVD中生长非掺杂GaN层，生长温度为1120℃，生长压力为300torr。
（4）在非掺杂GaN层上生长N型GaN层；
其中，在MOCVD中生长N型GaN层，生长温度为1130℃，生长压力为300torr。
（5）在N型GaN层上生长多量子阱层；
其中，在MOCVD中周期性生长InGaN量子阱层和AlGaN量子垒层，以形成多量子阱层。其中，InGaN量子阱层的生长温度为780℃，生长压力为200torr。AlGaN量子垒层的生长温度为880℃，生长压力为200torr。
（6）在多量子阱层上生长Mg掺AlGaN层；
其中，在MOCVD中生长Mg掺AlGaN层，其生长温度为1080℃，生长压力为220torr。
（7）在Mg掺AlGaN层上生长XAlN层；
其中，在MOCVD中生长XAlN层。其中，生长温度为650℃，生长压力为300torr。
（8）在XAlN层上生长GaN层，得到第一阶梯层；
其中，在MOCVD中生长GaN层。其生长温度为1150℃，生长压力为200torr。
（9）在第一阶梯层上生长第二阶梯层；
其中，在MOCVD中周期性生长Mg掺AlON层和BInGaN层，以形成第二阶梯层。其中，Mg掺AlON层的生长温度为1100℃，生长压力为200torr；BInGaN层的生长温度为1020℃，生长压力为200torr。
（10）在第二阶梯层上生长电子阻挡层；
其中，通过MOCVD生长AlInGaN层，作为电子阻挡层。其生长温度为930℃，生长压力为150torr。
（11）在电子阻挡层上生长P型GaN层；
其中，通过MOCVD生长P型GaN层。其生长温度为1050℃，生长压力为200torr。
实施例2
本实施例提供一种发光二极管外延片，其与实施例1的区别在于：
Mg掺AlGaN层611中Mg掺杂浓度为1×1017cm-3，Al组分占比为0.5，厚度为12nm。XAlN层612中X组分（即Sc组分）的占比为0.15，厚度为12nm。GaN层613的厚度为35nm。第二阶梯层的周期数为5。Mg掺AlON层621中Mg掺杂浓度为2×1017cm-3，O掺杂浓度为8×1018cm-3，厚度为4nm。BInGaN层622中B组分占比为0.15，In组分占比为0.1，厚度为4nm。
其余均与实施例1相同。
实施例3
本实施例提供一种发光二极管外延片，其与实施例2的区别在于：
XAlN层中X为Y，X组分占比（即Y组分）为0.35。其生长温度为950℃，生长压力为200torr。其余均与实施例2相同。
实施例4
本实施例提供一种发光二极管外延片，其与实施例3的区别在于：
XAlN层612中X组分占比为0.4，Mg掺AlGaN层中Al组分占比为0.55。其余均与实施例3相同。
实施例5
本实施例提供一种发光二极管外延片，其与实施例4的区别在于，随着第二阶梯层62周期数的增加，Mg掺AlON层中Al含量呈线性递减变化（由0.35至0.28），Mg掺杂浓度呈线性递增变化（由1×1017cm-3至3×1017cm-3）。
实施例6
本实施例提供一种发光二极管外延片，其与实施例5的区别在于，随着第二阶梯层62周期数的增加，BInGaN层622的厚度呈线性递减变化（由5.5nm至3.5nm）。
对比例1
本对比例提供一种发光二极管外延片，其与实施例1的区别在于，不包括空穴沉积层6，也不包括该层的制备步骤。其余均与实施例1相同。
对比例2
本对比例提供一种发光二极管外延片，其与实施例1的区别在于，不包括第一阶梯层61，也不包括该层的制备步骤。其余均与实施例1相同。
对比例3
本对比例提供一种发光二极管外延片，其与实施例1的区别在于，不包括第二阶梯层62，也不包括该层的制备步骤。其余均与实施例1相同。
对比例4
本对比例提供一种发光二极管外延片，其与实施例1的区别在于，不包括XAlN层，也不包括该层的制备步骤。其余均与实施例1相同。
将实施例1~实施例6，对比例1~对比例4所得的发光二极管外延片加工制作成10×24mil具有垂直结构的LED芯片，测试其抗静电能力、工作电压和发光亮度，具体的测试方法为：
（1）亮度和工作电压：在通入电流120mA时，测试所得芯片的发光强度和工作电压；
（2）抗静电性能测试：在HBM（人体放电模型）模型下运用静电仪对基芯片的抗静电性能进行测试，测试芯片能承受反向8000V静电的通过比例。
具体结果如下：
由表中可以看出，当在传统的发光二极管结构（对比例1）中添加本发明的空穴沉积层时，有效改善了外延片的工作电压；提升了发光效率，抗静电能力。
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)

1.一种发光二极管外延片，其特征在于，包括衬底和依次设于所述衬底上的缓冲层、非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、空穴沉积层、电子阻挡层和P型GaN层；所述空穴沉积层包括依次层叠于所述多量子阱层上的第一阶梯层和第二阶梯层；
所述第一阶梯层包括依次层叠于所述多量子阱层上的Mg掺AlGaN层、XAlN层和GaN层，其中，X为钪或钇；
所述Mg掺AlGaN层中Al组分占比为0.4~0.7；当X为钪时，X组分的占比为0.1~0.22；当X组分为钇时，X组分占比为0.2~0.5；所述GaN层的厚度为20nm~60nm；
所述第二阶梯层为Mg掺AlON层和BInGaN层交替层叠形成的周期性结构。
2.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述Mg掺AlGaN层中Mg掺杂浓度为1×1016cm-3~2×1017cm-3，其厚度为10nm~30nm；
所述GaN层的厚度为30nm~50nm。
3.如权利要求1或2所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述XAlN层中X为钪，其X组分占比为0.1~0.2，其厚度为10nm~30nm。
4.如权利要求1或2所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述XAlN层中，X为钇，其X组分占比为0.25~0.5，其厚度为10nm~30nm。
5.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第二阶梯层的周期数为3~6，每个Mg掺AlON层中Mg掺杂浓度为1×1016cm-3~2×1017cm-3，O掺杂浓度为1×1017cm-3~1×1019cm-3，其厚度为3nm~6nm；
所述BInGaN层中B组分占比为0.1~0.2，In组分占比为0.05~0.15，其厚度为3nm~6nm。
6.如权利要求1或5所述的发光二极管外延片，其特征在于，随着所述第二阶梯层周期数的增加，所述Mg掺AlON层中Al含量呈递减变化，Mg掺杂浓度呈递增变化。
7.如权利要求1或5所述的发光二极管外延片，其特征在于，随着所述第二阶梯层周期数的增加，所述BInGaN层的厚度呈递减变化。
8.一种发光二极管外延片的制备方法，用于制备如权利要求1~7任一项所述的发光二极管外延片，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GaN层、N型GaN层、多量子阱层、空穴沉积层、电子阻挡层和P型GaN层；所述空穴沉积层包括依次层叠于所述多量子阱层上的第一阶梯层和第二阶梯层；
所述第一阶梯层包括依次层叠于所述多量子阱层上的Mg掺AlGaN层、XAlN层和GaN层，其中，X为钪或钇；
所述Mg掺AlGaN层中Al组分占比为0.4~0.7；当X为钪时，X组分的占比为0.1~0.22；当X组分为钇时，X组分占比为0.2~0.5；所述GaN层的厚度为20nm~60nm；
所述第二阶梯层为Mg掺AlON层和BInGaN层交替层叠形成的周期性结构。
9.如权利要求8所述的发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述Mg掺AlGaN层的生长温度为1000℃~1200℃，生长压力为200torr~250torr；
X为钪时，所述XAlN层的生长温度为600℃~800℃，生长压力为100torr~500torr；
X为钇时，所述XAlN层的生长温度为900℃~1100℃，生长压力为50torr~200torr；
所述GaN层的生长温度为1000℃~1200℃，生长压力为100torr~300torr；
所述Mg掺AlON层的生长温度为1000℃~1200℃，生长压力为100torr~500torr；
所述BInGaN层的生长温度为1000℃~1200℃，生长压力为100torr~500torr。
10.一种发光二极管，其特征在于，包括如权利要求1~7任一项所述的发光二极管外延片。
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