CN116705927B - 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外延片包括衬底和依次设于衬底上的缓冲层、三维生长层、二维填平层、非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层和P型GaN层；所述三维生长层包括依次层叠于所述缓冲层上的AlGaN岛层和第一GaN氧化层，所述二维填平层包括依次层叠于所述三维生长层上的GaN填平层和第二GaN氧化层，所述第一GaN氧化层为第一GaN层在含氧气氛中氧化而得，所述第二GaN氧化层为第二GaN层在含氧气氛中氧化而得，第一GaN氧化层的氧化温度小于第二GaN氧化层的氧化温度。实施本发明，可提升抗静电性能、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LED外延片及其制备方法、LED。
背景技术
GaN基发光二极管已经实现工业化生产、在背光源、照明、景观灯等方面都有应用。目前常用于GaN基发光二极管一般采用异质衬底，由于衬底与GaN材料存在严重的晶格失配，一般采用MOCVD方法生长GaN产生的位错缺陷密度高，位错缺陷严重破坏了GaN原本的晶体排序，有的位错从LED外延结构的底层延伸，造成LED器件漏电通道增多，从而造成LED抗静电能力减弱。
此外，现有的GaN基发光二极管外延结构中，一般在N型层与缓冲层之间设置非掺杂GaN层，以减少位错缺陷。其一般通过2步法进行生长，即先进行3D-GaN生长，再转变为2D-GaN生长，但是在三维岛合并转变为二维生长的过程中，在其界面处依然存在大量的位错缺陷，影响外延的表面平整度和发光二极管的抗静电能力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种LED外延片及其制备方法，其可提升发光二极管的抗静电性能和发光效率。
本发明还要解决的技术问题在于，提供一种LED。
为了解决上述问题，本发明公开了一种LED外延片，其包括衬底和依次设于所述衬底上的缓冲层、三维生长层、二维填平层、非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层和P型GaN层；
所述三维生长层包括依次层叠于所述缓冲层上的AlGaN岛层和第一GaN氧化层，所述二维填平层包括依次层叠于所述三维生长层上的GaN填平层和第二GaN氧化层，所述第一GaN氧化层为第一GaN层在含氧气氛中氧化而得，所述第二GaN氧化层为第二GaN层在含氧气氛中氧化而得；
所述第一GaN氧化层的氧化温度小于所述第二GaN氧化层的氧化温度，以使所述第二GaN氧化层中Ga2O3的含量大于第一GaN氧化层中Ga2O3的含量。
作为上述技术方案的改进，所述第一GaN氧化层的氧化温度为700℃~900℃，所述第二GaN氧化层的氧化温度为1000℃~1200℃。
作为上述技术方案的改进，所述AlGaN岛层的厚度为30nm~200nm，Al组分占比为0.4~0.6；所述第一GaN氧化层的厚度为5nm~50nm。
作为上述技术方案的改进，所述GaN填平层的厚度为50nm~300nm，所述第二GaN氧化层的厚度为20nm~100nm。
作为上述技术方案的改进，所述缓冲层为AlN层，其通过PVD法制成；
所述三维生长层包括依次层叠于所述缓冲层上的Al金属层、AlGaN岛层和第一GaN氧化层。
作为上述技术方案的改进，所述Al金属层的厚度为1nm~10nm。
相应的，本发明还公开了一种LED外延片的制备方法，用于制备上述的LED外延片，其包括：
提供衬底，在所述衬底上依次生长缓冲层、三维生长层、二维填平层、非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层和P型GaN层；
所述三维生长层包括依次层叠于所述缓冲层上的AlGaN岛层和第一GaN氧化层，所述二维填平层包括依次层叠于所述三维生长层上的GaN填平层和第二GaN氧化层，所述第一GaN氧化层为第一GaN层在含氧气氛中氧化而得，所述第二GaN氧化层为第二GaN层在含氧气氛中氧化而得；
所述第一GaN氧化层的氧化温度小于所述第二GaN氧化层的氧化温度，以使所述第二GaN氧化层中Ga2O3的含量大于第一GaN氧化层中Ga2O3的含量。
作为上述技术方案的改进，所述AlGaN岛层的生长温度为800℃~1050℃，生长压力为200torr~500torr；
所述第一GaN氧化层的制备方法为，在800℃~1050℃、200torr~500torr条件下生长第一GaN层，然后在氧气气氛中，700℃~900℃下氧化10min~20min，即得到第一GaN氧化层；
所述GaN填平层的生长温度为1100℃~1300℃，生长压力为100torr~200torr；
所述第二GaN氧化层的制备方法为：在1100℃~1300℃、100torr~200torr条件下生长第二GaN层，然后在氧气气氛中，1000℃~1200℃下氧化10min~20min，即得到第二GaN氧化层。
作为上述技术方案的改进，所述三维生长层还包括Al金属层，其生长温度为800℃~1050℃，生长压力为200torr~500torr。
实施本发明，具有如下有益效果：
1、本发明的LED外延片，在缓冲层与非掺杂GaN层之间插入了三维生长层和二维填平层，其中，三维生长层包括依次层叠的AlGaN岛层和第一GaN氧化层，二维填平层包括依次层叠的GaN填平层和第二GaN氧化层。AlGaN岛层较传统的GaN岛层而言晶格质量更高，三维岛的分布相对均匀。第一GaN氧化层以GaON材质和Ga2O3材质为主，一者其具有较高的击穿场，晶格质量较好。二者，第一GaN氧化层在氧化时，相当于一个退火再结晶的过程，使得AlGaN岛更加均匀，大小更加一致。GaN填平层可合并填平三维生长层，进一步的，后续生长的第二GaN氧化层的晶格质量高，可减少三维生长层合并时的位错缺陷。第二GaN氧化层也以GaON材质和Ga2O3材质为主，本身可以提升器件的抗静电能力，此外，其氧化时也对GaN填平层进行了退火，会使得三维岛合并时产生的位错缺陷发生扭曲和湮灭。综合以上，本发明的LED外延片解决了传统LED外延2步生长法中三维岛合并时缺陷位错多，产生的外延表面平整度差，器件抗静电性能差的问题，提升了发光效率。
2、本发明的LED外延片中在以PVD法生长的AlN层作为缓冲层时，三维生长层包括依次层叠的Al金属层、AlGaN岛层和第一GaN氧化层。这是由于PVD法生长的AlN缓冲层平整度高，在其上面直接进行3D生长相对困难。本发明通过先生长Al金属层，其在AlGaN岛层生长时可发挥定位作用，提升AlGaN岛层中AlGaN岛的晶格质量，使得其大小更一致，分布更均匀，减少了位错的产生，也为后续三维岛合并时位错的湮灭提供良好基础。进一步提升LED外延片的抗静电性能和发光效率。
附图说明
图1是本发明一实施例中LED外延片的结构示意图；
图2是本发明另一实施例中LED外延片的结构示意图；
图3是本发明一实施例中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2，本发明公开了一种LED外延片LED外延片，包括衬底1和依次设于衬底1上的缓冲层2、三维生长层3、二维填平层4、非掺杂GaN层5、N型GaN层6、多量子阱层7、电子阻挡层8和P型GaN层9。其中，三维生长层3包括依次层叠于缓冲层2上的AlGaN岛层31和第一GaN氧化层32，二维填平层4包括依次层叠于三维生长层3上的GaN填平层41和第二GaN氧化层42。
其中，AlGaN岛层31的厚度为30nm~300nm，示例性的为50nm、70nm、100nm、120nm、150nm、170nm、200nm、250nm或270nm，但不限于此。优选的为30nm~200nm。
AlGaN岛层31中Al组分占比为0.4~0.7，高组分的AlGaN材质三维生长趋势更为明显，但过高的Al组分会使得其晶格质量下降，引入的缺陷增多。示例性的，AlGaN岛层31中Al组分占比为0.44、0.48、0.55、0.59、0.63或0.67，但不限于此。优选的为0.4~0.6。
其中，第一GaN氧化层32为第一GaN层在含氧气氛中氧化而得。具体的，含氧气氛可为空气气氛、O2气氛或N2O气氛，但不限于此。优选的为O2气氛。氧化温度为700℃~1000℃，在该温度下氧化，晶格质量较好，且防止了过高温度破坏三维结构。示例性的，氧化温度为760℃、820℃、880℃、930℃或970℃，但不限于此。优选的为700℃~900℃。
具体的，第一GaN层的生长温度为800℃~1050℃，生长压力为200torr~500torr，基于该条件生长的第一GaN层更加趋向三维岛状结构。
第一GaN氧化层32的厚度为5nm~100nm，示例性的为15nm、30nm、45nm、60nm、75nm或90nm，但不限于此。优选的为5nm~50nm。
优选的，参考图2，在本发明的一个实施例之中，三维生长层3还包括Al金属层33，其设于缓冲层2和AlGaN岛层31之间。Al金属层33可发挥定位作用，提升后期AlGaN岛层31中AlGaN岛的晶格质量，使得其大小更一致，分布更均匀，减少位错的产生，也为后续三维岛合并时位错的湮灭提供良好基础。这种三维生长层3更适用于以PVD法制得的AlN层作为缓冲层的外延结构之中，这是由于PVD法生长的AlN缓冲层平整度高，在其上面直接进行3D生长相对困难。
具体的，Al金属层33的厚度为1nm~10nm，示例性的为2nm、4nm、6nm、8nm或9nm，但不限于此。
其中，GaN填平层41的厚度为50nm~400nm，示例性的为80nm、120nm、150nm、200nm、250nm、300nm或380nm，但不限于此。优选的为50nm~300nm。
其中，第二GaN氧化层42为第二GaN层在含氧气氛中氧化而得。具体的，含氧气氛可为空气气氛、O2气氛或N2O气氛，但不限于此。优选的为O2气氛。氧化温度为1000℃~1300℃，在该温度下氧化，晶格质量较好，且采用较高温度退火，会使得三维岛合并时产生的位错缺陷发生扭曲和湮灭。示例性的，氧化温度为1060℃、1130℃、1180℃、1240℃或1290℃，但不限于此。优选的为1000℃~1200℃。
具体的，第二GaN层的生长温度为1100℃~1300℃，生长压力为100torr~200torr，基于该条件生长的第二GaN层更加趋向二维层状结构。
第二GaN氧化层42的厚度为5nm~100nm，示例性的为15nm、30nm、45nm、60nm、75nm或90nm，但不限于此。优选的为20nm~100nm。
具体的，第一GaN氧化层32的氧化温度小于第二GaN氧化层42的氧化温度，以使第二GaN氧化层42中Ga2O3的含量大于第一GaN氧化层32中Ga2O3的含量，基于这种控制，可进一步提升LED外延片的抗静电性能。
其中，衬底1为蓝宝石衬底、硅衬底、氧化锌衬底、氧化镓衬底或碳化硅衬底，但不限于此。
其中，缓冲层2为AlN层或AlGaN层，但不限于此。优选的为AlN层。缓冲层2的厚度为20nm~100nm，示例性的为35nm、40nm、50nm、70nm或90nm，但不限于此。
其中，非掺杂GaN层5的厚度300nm~1000nm，示例性的为350nm、500nm、700nm或800nm，但不限于此。本发明的三维生长层3、二维填平层4减少了位错缺陷，也降低了非掺杂GaN层5的厚度。
其中，N型GaN层6的掺杂元素为Si或Ge，但不限于此，优选的为Si。N型GaN层6的掺杂浓度为5×1018cm-3~5×1019cm-3，示例性的为6×1018cm-3、9×1018cm-3、3×1019cm-3或4×1019cm-3，但不限于此。N型GaN层6的厚度为0.5μm~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7为交替堆叠的InGaN量子阱层和GaN量子垒层，堆叠周期数3~15。单个InGaN量子阱层的厚度为2nm~5nm，示例性的为2.5nm、3.3nm、3.7nm、4.1nm、4.5nm或4.9nm，但不限于此。单个GaN量子垒层的厚度为6nm~15nm，示例性的为6.4nm、8nm、10nm、12nm或14nm，但不限于此。
其中，电子阻挡层8为AlxGa1-xN层和InyGa1-yN层交替生长的周期性结构，周期数为3~15；其中，x为0.05-0.2，y为0.1-0.5。单个AlxGa1-xN层的厚度为1nm~5nm，单个InyGa1-yN层的厚度为1nm~5nm。电子阻挡层8的总厚度为5nm~100nm。
其中，P型GaN层9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9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9的厚度为200nm~300nm，示例性的为220nm、240nm、260nm或280nm，但不限于此。
相应的，参考图3，本发明还公开了一种LED外延片的制备方法，用于制备上述的LED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、三维生长层、二维填平层、非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层和P型GaN层；
具体的，步骤S2包括：
S21：在衬底上生长缓冲层；
其中，可通过PVD、MOCVD、MBE或VPE生长缓冲层，但不限于此。
优选的，在本发明的一个实施例之中，通过PVD生长AlN层，作为缓冲层。
在本发明的另一个实施例之中，通过MOCVD生长AlN层，作为缓冲层。其生长温度为800℃~1000℃，生长压力为100torr~500torr。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源；以H2和N2作为载气，通入TMAl作为Al源。
在本发明的又一个实施例之中，采用MOCVD生长AlGaN层，其生长温度为500℃~700℃，生长压力为200torr~400torr。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源；以H2和N2作为载气，通入TMAl作为Al源，通入TMGa作为Ga源。
S22：在缓冲层上生长三维生长层；
具体的，在本发明的一个实施例之中，S22包括：
S221：在缓冲层上生长Al金属层；
其中，可通过PVD、MOCVD、蒸镀等方法生长Al金属层，但不限于此。
优选的，在本发明的一个实施例之中，采用MOCVD生长Al金属层，其生长温度为800℃~1050℃，生长压力为200torr~500torr。生长时，以H2和N2作为载气，在MOCVD反应室中通入TMAl作为Al源。
S222：在Al金属层上生长AlGaN岛层；
其中，可通过PVD、MOCVD、MBE或VPE生长AlGaN岛层，但不限于此。
优选的，在本发明的一个实施例之中，通过MOCVD生长AlGaN岛层，其生长温度为800℃~1050℃，生长压力为200torr~500torr。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源；以H2和N2作为载气，通入TMAl作为Al源，通入TMGa作为Ga源。
S223：在AlGaN岛层上生长第一GaN层。
其中，可通过PVD、MOCVD、MBE或VPE生长第一GaN层，但不限于此。
优选的，在本发明的一个实施例之中，采用MOCVD生长第一GaN层，其生长温度为800℃~1050℃，生长压力为200torr~500torr。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源；以H2和N2作为载气，通入TMGa作为Ga源。
S224：将第一GaN层在含氧气氛中氧化，得到第一GaN氧化层；
其中，700℃~900℃下氧化10min~20min，即得到第一GaN氧化层；
其中，含氧气氛可为空气气氛、O2气氛或N2O气氛，但不限于此。优选的为O2气氛。氧化温度为700℃~1000℃，优选的为700℃~900℃。氧化时间为10min~20min。
S23：在三维生长层上生长二维填平层；
具体的，在本发明的一个实施例之中，S23包括：
S231：在三维生长层上生长GaN填平层；
其中，可通过PVD、MOCVD、MBE或VPE生长GaN填平层，但不限于此。
优选的，在本发明的一个实施例之中，采用MOCVD生长GaN填平层，其生长温度为1100℃~1300℃，生长压力为100torr~200torr。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源；以H2和N2作为载气，通入TMGa作为Ga源。
S232：在GaN填平层上生长第二GaN层。
其中，可通过PVD、MOCVD、MBE或VPE生长第二GaN层，但不限于此。
优选的，在本发明的一个实施例之中，采用MOCVD生长第二GaN层，其生长温度为1100℃~1300℃，生长压力为100torr~200torr。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源；以H2和N2作为载气，通入TMGa作为Ga源。
S233：将第二GaN层在含氧气氛中氧化，得到第二GaN氧化层；
其中，含氧气氛可为空气气氛、O2气氛或N2O气氛，但不限于此。优选的为O2气氛。氧化温度为1000℃~1300℃，优选的为1000℃~1200℃。氧化时间为10min~20min。
S24：在二维填平层上生长非掺杂GaN层；
其中，可通过PVD、MOCVD、MBE或VPE生长非掺杂GaN层，但不限于此。
优选的，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。
S25：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℃~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SiH4作为N型掺杂源，以N2和H2作为载气，通入TMGa作为Ga源。
S26：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GaN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700℃~800℃，生长压力为100torr~300torr。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，以N2作为载气，通入TEGa作为Ga源，通入TMIn作为In源。GaN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，以N2和H2作为载气，通入TMGa作为Ga源。
S27：在多量子阱层上生长电子阻挡层；
其中，可通过MOCVD、MBE或VPE生长电子阻挡层，但不限于此。
优选的，在本发明的一个实施例之中，通过MOCVD中周期性生长AlxGa1-xN层和InyGa1-yN层，直至得到电子阻挡层。其中，AlxGa1-xN层的生长温度900℃~1000℃，生长压力为100torr~500torr。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，以N2和H2作为载气，通入TMAl作为Al源，通入TMGa作为Ga源。InyGa1-yN层的生长温度900℃~1000℃，生长压力为100torr~500torr。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，以N2和H2作为载气，通入TMIn作为In源，通入TMGa作为Ga源。
S28：在电子阻挡层上生长P型GaN层；
其中，通过MOCVD、MBE或VPE生长P型GaN层，但不限于此。
优选的，在本发明的一个实施例之中，通过MOCVD生长P型GaN层，生长温度为1000℃~1100℃，生长压力100torr~500torr。
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LED外延片，其包括衬底1和依次设于衬底1上的缓冲层2、三维生长层3、二维填平层4、非掺杂GaN层5、N型GaN层6、多量子阱层7、电子阻挡层8和P型GaN层9。
其中，衬底1为蓝宝石衬底，缓冲层2为AlN层，其厚度为30nm。
其中，三维生长层3包括依次层叠于缓冲层2上的AlGaN岛层31和第一GaN氧化层32，AlGaN岛层31中Al组分占比为0.65，厚度为250nm。第一GaN氧化层32为第一GaN层在O2气氛中氧化而得，氧化温度为800℃，氧化时间为18min。第一GaN氧化层32的厚度为60nm。
其中，二维填平层4包括依次层叠于三维生长层3上的GaN填平层41和第二GaN氧化层42。GaN填平层41的厚度为385nm。第二GaN氧化层42为第二GaN层在O2气氛中氧化而得，氧化温度为1100℃，氧化时间为15min。第二GaN氧化层42的厚度为15nm。
其中，非掺杂GaN层5的厚度为650nm。N型GaN层6的厚度为2μm，掺杂元素为Si，Si的掺杂浓度为2×1019cm-3。
其中，多量子阱层7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GaN量子垒层。其中，单个InGaN量子阱层的厚度为3nm，单个GaN量子垒层的厚度为10nm。
其中，电子阻挡层8为AlxGa1-xN层（x=0.1）和InyGa1-yN层（y=0.22）交替生长的周期性结构，周期数为10；单个AlxGa1-xN层的厚度为3nm，单个InyGa1-yN层的厚度为3nm。P型GaN层9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LED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反应室中，在H2气氛中预处理12min，处理温度为1150℃，处理压力为400torr。
（2）在衬底上生长缓冲层；
其中，通过MOCVD生长AlN层，生长温度为850℃，生长压力为200torr。
（3）在缓冲层上生长AlGaN岛层；
其中，通过MOCVD生长AlGaN岛层，其生长温度为920℃，生长压力为450torr。
（4）在AlGaN岛层上生长第一GaN层。
其中，通过MOCVD生长第一GaN层，其生长温度为850℃，生长压力为450torr。
（5）将第一GaN层在O2气氛中氧化，得到第一GaN氧化层；
其中，氧化温度为1000℃，氧化时间为18min。
（6）在第一GaN氧化层上生长GaN填平层；
其中，通过MOCVD生长GaN填平层，其生长温度为1280℃，生长压力为130torr。
（7）在GaN填平层上生长第二GaN层。
其中，通过MOCVD生长第二GaN层，其生长温度为1250℃，生长压力为120torr。
（8）将第二GaN层在O2气氛中氧化，得到第二GaN氧化层；
其中，氧化温度为1000℃，氧化时间为10min。
（9）在第二GaN氧化层上生长非掺杂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。
（10）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1150℃，生长压力为300torr。
（11）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GaN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。GaN量子垒层的生长温度为880℃，生长压力为200torr。
（12）在多量子阱层上生长电子阻挡层；
其中，通过MOCVD中周期性生长AlxGa1-xN层和InyGa1-yN层，直至得到电子阻挡层。其中，AlxGa1-xN层的生长温度920℃，生长压力为200torr。InyGa1-yN层的生长温度910℃，生长压力为200torr。
（13）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
参考图1，本实施例提供一种LED外延片，其与实施例1的区别在于：
AlGaN岛层31中Al组分占比为0.55，厚度为160nm。第一GaN氧化层32的氧化时间为16min，厚度为40nm。
GaN填平层41的厚度为250nm。第二GaN氧化层的氧化时间为18min，厚度为50nm。
其余均与实施例1相同。
实施例3
参考图1，本实施例提供一种LED外延片，其与实施例2的区别在于：
缓冲层2（AlN层）通过PVD制成。
其余均与实施例2相同。
实施例4
参考图2，本实施例提供一种LED外延片，其与实施例3的区别在于：三维生长层3还包括Al金属层33，其设于缓冲层2和AlGaN岛层31之间。Al金属层33的厚度为5nm。
Al金属层通过MOCVD生长，其生长温度为830℃，生长压力为400torr。
其余均与实施例3相同。
对比例1
本对比例提供一种LED外延片，其与实施例1的区别在于，不包括三维生长层、二维填平层，相应的，也不包括该两层的制备步骤。非掺杂GaN层的厚度为2.2μm，其余均与实施例1相同。
对比例2
本对比例提供一种LED外延片，其与实施例1的区别在于，不包括AlGaN岛层和GaN填平层，相应的，也不包括该两层的制备步骤。其余均与实施例1相同。
对比例3
本对比例提供一种LED外延片，其与实施例1的区别在于，不包括第一GaN氧化层和第二GaN氧化层，相应的，也不包括该两层的制备步骤。其余均与实施例1相同。
将实施例1~实施例4，对比例1~对比例3所得的LED外延片加工制作成10×24mil具有垂直结构的LED芯片，测试其发光亮度与抗静电性能；具体的测试方法为：
（1）亮度：在通入电流120mA时，测试所得芯片的亮度，每个实施例、对比例各测试10个，取平均值。并以对比例1为基准，计算亮度提升率；
（2）抗静电性能：在HBM（人体放电模型）下运用静电仪对LED芯片的抗静电性能进行测试，测试LED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）中添加本发明的三维生长层和二维填平层（实施例1）时，有效提升了发光效率、抗静电性能。
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LED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、三维生长层、二维填平层、非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层和P型GaN层；
所述三维生长层包括依次层叠于所述缓冲层上的AlGaN岛层和第一GaN氧化层，所述二维填平层包括依次层叠于所述三维生长层上的GaN填平层和第二GaN氧化层，所述第一GaN氧化层为第一GaN层在含氧气氛中氧化而得，所述第二GaN氧化层为第二GaN层在含氧气氛中氧化而得；
所述第一GaN氧化层的氧化温度为700℃~1000℃，氧化时间为10min~20min；所述第二GaN氧化层的氧化温度为1000℃~1300℃，氧化时间为10min~20min；且所述第一GaN氧化层的氧化温度小于所述第二GaN氧化层的氧化温度，以使所述第二GaN氧化层中Ga2O3的含量大于第一GaN氧化层中Ga2O3的含量。
2.如权利要求1所述的LED外延片，其特征在于，所述第一GaN氧化层的氧化温度为700℃~900℃，所述第二GaN氧化层的氧化温度为1000℃~1200℃。
3.如权利要求2所述的LED外延片，其特征在于，所述AlGaN岛层的厚度为30nm~200nm，Al组分占比为0.4~0.6；所述第一GaN氧化层的厚度为5nm~50nm。
4.如权利要求1所述的LED外延片，其特征在于，所述GaN填平层的厚度为50nm~300nm，所述第二GaN氧化层的厚度为20nm~100nm。
5.如权利要求1~4任一项所述的LED外延片，其特征在于，所述缓冲层为AlN层，其通过PVD法制成；
所述三维生长层包括依次层叠于所述缓冲层上的Al金属层、AlGaN岛层和第一GaN氧化层。
6.如权利要求5所述的LED外延片，其特征在于，所述Al金属层的厚度为1nm~10nm。
7.一种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、三维生长层、二维填平层、非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层和P型GaN层；
所述三维生长层包括依次层叠于所述缓冲层上的AlGaN岛层和第一GaN氧化层，所述二维填平层包括依次层叠于所述三维生长层上的GaN填平层和第二GaN氧化层，所述第一GaN氧化层为第一GaN层在含氧气氛中氧化而得，所述第二GaN氧化层为第二GaN层在含氧气氛中氧化而得；
所述第一GaN氧化层的氧化温度为700℃~1000℃，氧化时间为10min~20min；所述第二GaN氧化层的氧化温度为1000℃~1300℃，氧化时间为10min~20min；且所述第一GaN氧化层的氧化温度小于所述第二GaN氧化层的氧化温度，以使所述第二GaN氧化层中Ga2O3的含量大于第一GaN氧化层中Ga2O3的含量。
8.如权利要求7所述的LED外延片的制备方法，其特征在于，所述AlGaN岛层的生长温度为800℃~1050℃，生长压力为200torr~500torr；
所述第一GaN氧化层的制备方法为，在800℃~1050℃、200torr~500torr条件下生长第一GaN层，然后在氧气气氛中，700℃~900℃下氧化10min~20min，即得到第一GaN氧化层；
所述GaN填平层的生长温度为1100℃~1300℃，生长压力为100torr~200torr；
所述第二GaN氧化层的制备方法为：在1100℃~1300℃、100torr~200torr条件下生长第二GaN层，然后在氧气气氛中，1000℃~1200℃下氧化10min~20min，即得到第二GaN氧化层。
9.如权利要求7所述的LED外延片的制备方法，其特征在于，所述三维生长层还包括Al金属层，其生长温度为800℃~1050℃，生长压力为200torr~500torr。
10.一种LED，其特征在于，包括如权利要求1~6任一项所述的LED外延片。
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