CN117239025A - GaN基绿光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GaN基绿光LED外延片及其制备方法、LED，涉及半导体光电器件领域。GaN基绿光LED外延片依次包括衬底、缓冲层、本征GaN层、N型GaN层、应力释放层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层和欧姆接触层，多量子阱层包括量子阱层和量子垒层，量子垒层为周期性结构，每个周期均包括依次层叠的InGaN层、BInGaN层和Si掺InGaN层；量子阱层中In组分的占比＞量子垒层中In组分的占比；InGaN层中In组分的占比＞BInGaN层中In组分的占比；Si掺InGaN层中In组分的占比＞BInGaN层中In组分的占比。实施本发明，可提升发光二极管的发光效率、降低工作电压。
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GaN基绿光LED外延片及其制备方法、LED。
背景技术
GaN基发光器件以其光效高、体积小、寿命长等优势获得了长足的发展，已经广泛应用于照明、指示、背光等领域。主流的GaN基发光器件中，外延片的量子阱和量子垒材料通常由InGaN和GaN组成；一般来说，生长高In组分绿光InGaN量子阱需要更低的生长温度，在低温下，NH3裂解率低，原子迁移率降低，导致活性N源减少，点缺陷增多；同时，随着In组分增加，InGaN/GaN量子阱垒间晶格失配和热失配变大，失配应力的累积会造成InGaN量子阱内电子空穴重叠变小，造成发光效率的降低；并且，这种压应力累积到一定程度后还会导致InGaN量子阱中产生大量的失配位错/堆垛层错，InGaN量子阱中的金属In很容易在其表面偏析形成富In团簇，甚至In滴，这些缺陷为非辐射复合提供了通道，严重恶化了绿光LED的发光效率及其可靠性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种GaN基绿光LED外延片及其制备方法，其可提升LED的发光效率，降低工作电压。
本发明还要解决的技术问题在于，提供一种GaN基绿光LED，其发光效率高、工作电压低。
为了解决上述问题，本发明公开了一种GaN基绿光LED外延片，包括衬底和依次设于所述衬底上的缓冲层、本征GaN层、N型GaN层、应力释放层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层和欧姆接触层，所述多量子阱层为周期性结构，每个周期均包括量子阱层和量子垒层，所述量子垒层为周期性结构，每个周期均包括依次层叠的InGaN层、BInGaN层和Si掺InGaN层；
所述量子阱层中In组分的占比＞所述量子垒层中In组分的占比；
所述InGaN层中In组分的占比＞所述BInGaN层中In组分的占比；
所述Si掺InGaN层中In组分的占比＞所述BInGaN层中In组分的占比。
作为上述技术方案的改进，所述量子阱层中In组分的占比为0.25~0.4，所述InGaN层中In组分的占比为0.1~0.15，所述BInGaN层中In组分的占比为0.03~0.06，所述Si掺InGaN层中In组分的占比为0.07~0.1。
作为上述技术方案的改进，所述量子垒层的周期数为2~3，每个InGaN层的厚度为2nm~4nm，每个BInGaN层的厚度为2nm~4nm，每个Si掺InGaN层的厚度为2nm~4nm。
作为上述技术方案的改进，所述BInGaN层中B组分的占比为0.25~0.5。
作为上述技术方案的改进，所述Si掺InGaN层中Si的掺杂浓度为2.5×1017cm-3~5.5×1017cm-3。
作为上述技术方案的改进，所述InGaN层、所述BInGaN层和所述Si掺InGaN层中的In源为脉冲式通入，每次通入时间为10s，每次间隔时间为10s，各层中的In源通入量保持不变。
相应的，本发明还公开了一种GaN基绿光LED外延片的制备方法，用于制备上述的GaN基绿光LED外延片，其包括：
提供衬底，在所述衬底上依次生长缓冲层、本征GaN层、N型GaN层、应力释放层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层和欧姆接触层，所述多量子阱层为周期性结构，每个周期均包括量子阱层和量子垒层，所述量子垒层为周期性结构，每个周期均包括依次层叠的InGaN层、BInGaN层和Si掺InGaN层；
所述量子阱层中In组分的占比＞所述量子垒层中In组分的占比；
所述InGaN层中In组分的占比＞所述BInGaN层中In组分的占比；
所述Si掺InGaN层中In组分的占比＞所述BInGaN层中In组分的占比。
作为上述技术方案的改进，所述量子阱层的生长温度＜所述量子垒层的生长温度；
所述InGaN层的生长温度＜所述BInGaN层的生长温度；
所述Si掺InGaN层的生长温度＜所述BInGaN层的生长温度。
作为上述技术方案的改进，所述量子阱层的生长温度为700℃~750℃，生长压力为100torr~150torr；
所述InGaN层的生长温度为810℃~830℃，生长压力为100torr~150torr；
所述BInGaN层的生长温度为850℃~870℃，生长压力为100torr~150torr；
所述Si掺InGaN层的生长温度为830℃~850℃，生长压力为100torr~150torr。
相应的，本发明还公开了一种GaN基绿光LED，其包括上述的GaN基绿光LED外延片。
实施本发明，具有如下有益效果：
1. 本发明的GaN基绿光LED外延片中，量子垒层为周期性结构，每个周期均包括依次层叠的InGaN层、BInGaN层和Si掺InGaN层；
第一，含In的量子垒层可减少与量子阱层之间的失配，减少失配位错，降低阱垒之间的极化场强度，减少电子和空穴的分离程度，提高发光效率；
第二，量子垒内的InGaN层、BInGaN层和Si掺InGaN层之间的相互作用可抵消阱垒之间的失配应力，进一步增强电子与空穴波函数之间的重叠概率，提高发光效率，并且，由于应力减少，使得量子阱层中In分布更均匀，In组分偏析现象明显减少，提高LED的可靠性；
第三，量子垒层中InGaN层、BInGaN层和Si掺InGaN层周期性生长，有利于电子横向扩展和空穴的注入，降低工作电压；
第四，量子垒层中引入BInGaN层，对多量子阱层中的迁移电子起到一定的阻挡作用，提高电子和空穴的复合几率，提高发光效率；
第五，量子垒层中引入Si掺InGaN层，可增加量子垒层的电导率，减少电阻，降低工作电压；
第六，与量子阱层连接的InGaN层和Si掺InGaN层中In组分的占比稍高，即每个量子垒层中In组分的占比先减小再增大，使得与量子阱层连接的InGaN层和Si掺InGaN层生长温度较低，减少对量子阱层的破坏，提高量子阱层的晶体质量，减少缺陷，提高发光效率。
2. 本发明的GaN基绿光LED外延片中，量子垒层的周期数为2~3，避免过多的垒内循环造成量子垒层的晶体质量下降。
3. 本发明的GaN基绿光LED外延片中，InGaN层、BInGaN层和Si掺InGaN层中的In源为脉冲式通入，实现量子垒层内In含量渐变，避免过多的In掺杂引起晶格质量下降。
附图说明
图1是本发明一实施例中GaN基绿光LED外延片的结构示意图；
图2是本发明一实施例中多量子阱层的结构示意图；
图3是本发明一实施例中量子垒层的结构示意图；
图4是本发明一实施例中GaN基绿光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3，本发明公开了一种GaN基绿光LED外延片，包括衬底1和依次设于衬底1上的缓冲层2、本征GaN层3、N型GaN层4、应力释放层5、多量子阱层6、电子阻挡层7、P型GaN层8和欧姆接触层9。
其中，多量子阱层6为周期性结构，周期数为5~15，示例性的为8、9、10、12或14，但不限于此。每个周期均包括量子阱层61和量子垒层62。
其中，量子垒层62为周期性结构，每个周期均包括依次层叠的InGaN层621、BInGaN层622和Si掺InGaN层623。第一，含In的量子垒层62可减少与量子阱层61之间的失配，减少失配位错，降低阱垒之间的极化场强度，减少电子和空穴的分离程度，提高发光效率；第二，量子垒内的InGaN层621、BInGaN层622和Si掺InGaN层623之间的相互作用可抵消阱垒之间的失配应力，进一步增强电子与空穴波函数之间的重叠概率，提高发光效率，并且，由于应力减少，使得量子阱层61中In分布更均匀，In组分偏析现象明显减少，提高LED的可靠性；第三，量子垒层62中InGaN层621、BInGaN层622和Si掺InGaN层623周期性生长，可产使得电子分布更加均匀，降低工作电压；第四，量子垒层62中引入BInGaN层622，对多量子阱层6中的迁移电子起到一定的阻挡作用，提高电子和空穴的复合几率，提高发光效率；第五，量子垒层62中引入Si掺InGaN层623，可增加量子垒层62的电导率，减少电阻，降低工作电压。
具体的，量子垒层62的周期数为2~5，避免过多的垒内循环造成量子垒层62的晶体质量下降。优选的，周期数为2~3，但不限于此。
其中，量子阱层61中In组分的占比＞量子垒层62中In组分的占比；InGaN层621中In组分的占比＞BInGaN层622中In组分的占比；Si掺InGaN层623中In组分的占比＞BInGaN层622中In组分的占比。本发明与量子阱层61连接的InGaN层621和Si掺InGaN层623中In组分的占比稍高，即每个量子垒层62中In组分的占比先减小再增大，使得与量子阱层61连接的InGaN层621和Si掺InGaN层623生长温度较低，减少对量子阱层61的破坏，提高量子阱层61的晶体质量，减少缺陷，提高发光效率。
具体的，量子阱层61中In组分的占比为0.25~0.4，若In组分的占比＜0.25，难以实现绿光；若In组分的占比＞0.4，会降低晶体质量。示例性的，In组分的占比为0.28、0.3、0.32、0.35或0.38，但不限于此。
具体的，量子垒层62中In组分的占比为0.02~0.18，若In组分的占比＜0.02，难以有效减小失配位错；若In组分的占比＞0.18，会降低晶体质量。优选的，In组分的占比为0.03~0.15，但不限于此。
具体的，InGaN层621中In组分的占比为0.08~0.18，若In组分的占比＜0.08，难以有效减少与量子阱层61之间的晶格失配；若In组分的占比＞0.18，会造成量子垒层62晶格质量下降。优选的，In组分的占比为0.1~0.15，示例性的为0.11、0.12、0.13或0.14，但不限于此。
具体的，InGaN层621的厚度为2nm~6nm，若厚度＜2nm，难以起到与量子阱层61之间的过渡作用；若厚度＞6nm，量子垒层62的极化效应强，发光效率低。优选的，厚度为2nm~4nm，示例性的为2.5nm、3nm或3.5nm，但不限于此。
具体的，BInGaN层622中In组分的占比为0.02~0.065，若In组分的占比＜0.02，难以有效起到逐级减小晶格失配的作用；若In组分的占比＞0.065，会降低晶格质量。优选的，In组分的占比为0.03~0.06，示例性的为0.035、0.04、0.045、0.05或0.055，但不限于此。
具体的，BInGaN层622中B组分的占比为0.25~0.55，若B组分的占比＜0.25，难以有效对量子阱层61中的迁移电子起到阻挡作用；若B组分的占比＞0.55，会造成对空穴的阻挡。优选的，B组分的占比为0.25~0.5，示例性的为0.3、0.35、0.4或0.45，但不限于此。
具体的，BInGaN层622的厚度为2nm~6nm，若厚度＜2nm，难以有效起到逐级减小晶格失配的作用；若厚度＞6nm，会造成对空穴的阻挡。优选的，厚度为2nm~4nm，示例性的为2.5nm、3nm或3.5nm，但不限于此。
具体的，Si掺InGaN层623中In组分的占比为0.07~0.12，若In组分的占比＜0.07，难以有效减少与量子阱层61之间的晶格失配；若In组分的占比＞0.12，会造成量子垒层62晶格质量下降。优选的，In组分的占比为0.07~0.1，示例性的为0.075、0.08、0.085、0.09或0.095，但不限于此。
具体的，Si掺InGaN层623中Si的掺杂浓度为2×1017cm-3~6×1017cm-3。若掺杂浓度＜2×1017cm-3，难以有效降低工作电压；若Si的掺杂浓度＞6×1017cm-3，会带来过多的缺陷。优选的，Si的掺杂浓度为2.5×1017cm-3~5.5×1017cm-3，示例性的为2.5×1017cm-3、3×1017cm-3、3.5×1017cm-3、4×1017cm-3、4.5×1017cm-3或5×1017cm-3，但不限于此。
具体的，Si掺InGaN层623的厚度为2nm~6nm，优选的为2nm~4nm，示例性的为2.5nm、3nm或3.5nm，但不限于此。
优选的，在本发明的一个实施例中，InGaN层621、BInGaN层622和Si掺InGaN层623中的In源为脉冲式通入，每次通入时间为10s，每次间隔时间为10s，各层中的In源通入量保持不变。通过脉冲式通入，实现量子垒层62内In含量渐变，避免过多的In掺杂引起晶格质量下降。
其中，量子阱层61为InxGa1-xN层，但不限于此。单个量子阱层61的厚度为2.5nm~5nm，示例性的为3nm、3.2nm、3.5nm、4nm或4.5nm，但不限于此。
其中，衬底1可为蓝宝石衬底、硅衬底或SiC衬底，但不限于此。优选的为蓝宝石衬底。
其中，缓冲层2的厚度为30nm~100nm，示例性的为40nm、50nm、60nm、70nm、80nm或90nm，但不限于此。
其中，本征GaN层3的厚度为1.5μm~3.5μm，示例性的为1.6μm、2μm、2.2μm、2.6μm、2.8μm、3μm或3.2μm，但不限于此。
其中，N型GaN层4的掺杂元素为Si，但不限于此。N型GaN层4的掺杂浓度为5.5×1018cm-3~1.2×1019cm-3。N型GaN层4的厚度为1.5μm~3μm，示例性的为1.8μm、2μm、2.2μm、2.5μm或2.8μm，但不限于此。
其中，应力释放层5为周期性结构，周期数为4~9，每个周期均包括依次层叠的InaGa1-aN层和Si掺GaN层。具体的，a为0.1~0.2，Si掺GaN层的掺杂浓度为5×1017cm-3~1×1018cm-3。单个InaGa1-aN层的厚度为3nm~6nm，单个Si掺GaN层的厚度为6nm~10nm。
其中，电子阻挡层7为AlGaN层，但不限于此。电子阻挡层7的厚度为50nm~150nm，Al组分的占比为0.45~0.65。
其中，P型GaN层8的掺杂元素为Mg，但不限于此。P型GaN层8中Mg的掺杂浓度为5×1019cm-3~1.2×1020cm-3。P型GaN层8的厚度为40nm~200nm。
其中，欧姆接触层9为P型InGaN层，P型掺杂元素为Mg，但不限于此。Mg的掺杂浓度为1.2×1019cm-3~3.2×1019cm-3，In组分的掺杂浓度为1.1×102cm-3~8×102cm-3，欧姆接触层9的厚度为5nm~20nm。
相应的，参考图4，本发明还公开了一种GaN基绿光LED外延片的制备方法，用于制备上述的GaN基绿光LED外延片，其包括以下步骤：
S100：提供衬底；
S200：在衬底上生长缓冲层；
具体的，可采用磁控溅射法（PVD）生长缓冲层，生长温度为550℃~600℃，功率为3000W~5000W，生长时，以Ar为溅射气体，以N2为前驱体，以Al为溅射靶材，通少量O2调节晶体质量。
S300：在缓冲层上生长本征GaN层；
具体地，在MOCVD中生长本征GaN层，生长温度为1050℃~1120℃，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TMGa作为Ga源。
S400：在本征GaN层上生长N型GaN层；
具体的，在MOCVD中生长N型GaN层，生长温度为1120℃~1180℃，生长压力为150torr~300torr。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H2和N2作为载气，通入TMGa作为Ga源。
S500：在N型GaN层上生长应力释放层；
具体的，在MOCVD中周期性生长InaGa1-aN层和Si掺GaN层，以形成应力释放层。其中，InaGa1-aN层的生长温度为800℃~850℃，生长压力为100torr~200torr，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。其中，Si掺GaN层的生长温度为850℃~900℃，生长压力为100torr~200torr，生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入SiH4作为Si源，以N2作为载气，通入TEGa作为Ga源。
S600：在应力释放层上生长多量子阱层；
具体的，在MOCVD中周期性生长量子阱层和量子垒层，以形成多量子阱层。其中，量子阱层的生长温度为700℃~750℃，生长压力为100torr~150torr，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。
具体的，在本发明的一个实施例之中，在MOCVD中周期性依次层叠生长InGaN层、BInGaN层和Si掺InGaN层，以形成量子垒层。其中，量子垒层的生长温度＞量子阱层的生长温度，以提高量子垒层的晶体质量，减少缺陷，提高发光效率。具体的，量子垒层的生长温度可为810℃~870℃。
优选的，在本发明的另一个实施例之中，生长量子垒层包括以下步骤：
S1：在量子阱层上生长InGaN层；
具体的，在MOCVD中生长InGaN层，生长温度为810℃~830℃，生长压力为100torr~150torr；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。
优选的，在本发明的一个实施例之中，In源为脉冲式通入，每次通入时间为10s，每次间隔时间为10s，In源通入量保持不变。
S2：在InGaN层上生长BInGaN层；
具体的，在MOCVD中生长BInGaN层，生长温度为850℃~870℃，生长压力为100torr~150torr；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，通入B2H6作B源。
优选的，在本发明的一个实施例之中，In源为脉冲式通入，每次通入时间为10s，每次间隔时间为10s，In源通入量保持不变。
S3：在BInGaN层上生长Si掺InGaN层；
具体的，在MOCVD中生长Si掺InGaN层，生长温度为830℃~850℃，生长压力为100torr~150torr；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，通入SiH4作为掺杂剂。
优选的，在本发明的一个实施例之中，In源为脉冲式通入，每次通入时间为10s，每次间隔时间为10s，In源通入量保持不变。
本发明InGaN层的生长温度＜BInGaN层的生长温度；Si掺InGaN层的生长温度＜BInGaN层的生长温度。即量子垒层内的生长温度先升高再降低，减少In团簇，同时提高量子垒层的晶体质量，减少缺陷，提高发光效率。
S700：在多量子阱层上生长电子阻挡层；
具体的，在MOCVD中生长AlGaN层，作为电子阻挡层。其中，生长温度为900℃~980℃，生长压力为150torr~200torr。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，以N2作为载气，通入TMAl作为Al源，通入TMGa作为Ga源。
S800：在电子阻挡层上生长P型GaN层；
具体的，在MOCVD中生长P型GaN层，生长温度为920℃~1000℃，生长压力为300torr~500torr。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入CP2Mg作为P型掺杂源；以H2和N2作为载气，通入TMGa作为Ga源。
S900：在P型GaN层上生长欧姆接触层；
具体的，在MOCVD中生长P型InGaN层，作为欧姆接触层，生长温度为850℃~950℃，生长压力为100torr~200torr。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入CP2Mg作为P型掺杂源，通入TMGa作为Ga源，通入TMIn作为In源，以H2和N2作为载气。
下面以具体实施例对本发明进行进一步说明：
实施例1
本实施例提供一种GaN基绿光LED外延片，参考图1~图3，其包括衬底1和依次设于衬底1上的缓冲层2、本征GaN层3、N型GaN层4、应力释放层5、多量子阱层6、电子阻挡层7、P型GaN层8和欧姆接触层9。
其中，衬底1为蓝宝石衬底，缓冲层2的厚度为40nm，本征GaN层3的厚度为3μm。N型GaN层4的厚度为1.8μm，掺杂元素为Si，Si的掺杂浓度为1×1019cm-3。
其中，应力释放层5为周期性结构，周期数为5，每个周期均包括依次层叠的InaGa1-aN层和Si掺GaN层。a为0.1，Si掺GaN层的掺杂浓度为8×1017cm-3。单个InaGa1-aN层的厚度为4nm，单个Si掺GaN层的厚度为8nm。
其中，多量子阱层6为周期性结构，周期数为9，每个周期为依次层叠的量子阱层61和量子垒层62。量子阱层61为InxGa1-xN层，单个量子阱层61的厚度为3.2nm，x为0.3。
其中，量子垒层62为周期性结构，周期数为5，每个周期均包括依次层叠的InGaN层621、BInGaN层622和Si掺InGaN层623。具体的，InGaN层621中In组分的占比为0.18，InGaN层621的厚度为6nm。BInGaN层622中In组分的占比为0.065，B组分的占比为0.55，BInGaN层622的厚度为6nm。Si掺InGaN层623中In组分的占比为0.12，Si的掺杂浓度为6×1017cm-3，Si掺InGaN层623的厚度为6nm。
其中，电子阻挡层7为AlGaN层，厚度为60nm，Al组分的占比为0.55。P型GaN层8的掺杂元素为Mg，掺杂浓度为1×1020cm-3，P型GaN层8的厚度为85nm。欧姆接触层9为P型InGaN层，P型掺杂元素为Mg，Mg的掺杂浓度为2×1019cm-3，In组分的掺杂浓度为5×102cm-3，欧姆接触层9的厚度为10nm。
本实施例中用于GaN基绿光LED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，采用磁控溅射法（PVD）生长缓冲层，生长温度为600℃，功率为5000W，以Ar为溅射气体，以N2为前驱体，以Al为溅射靶材，通少量O2调节晶体质量。
（3）在缓冲层上生长本征GaN层；
其中，在MOCVD中生长本征GaN层，生长温度为1120℃，生长压力为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。
（4）在本征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1160℃，生长压力为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SiH4作为N型掺杂源。
（5）在N型GaN层上生长应力释放层；
其中，在MOCVD中周期性生长InaGa1-aN层和Si掺GaN层，以形成应力释放层。其中，InaGa1-aN层的生长温度为800℃，生长压力为150torr，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。其中，Si掺GaN层的生长温度为860℃，生长压力为150torr，生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入SiH4作为Si源，以H2作为载气，通入TEGa作为Ga源。
（6）在应力释放层上生长多量子阱层；
其中，在MOCVD中周期性生长量子阱层和量子垒层，以形成多量子阱层。其中，量子阱层的生长温度为720℃，生长压力为100torr，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。
其中，在MOCVD中周期性依次层叠生长InGaN层、BInGaN层和Si掺InGaN层，以形成量子垒层。生长每个量子垒层包括以下步骤：
（Ⅰ）在量子阱层上生长InGaN层；
具体的，在MOCVD中生长InGaN层，生长温度为850℃，生长压力为100torr；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。
（Ⅱ）在InGaN层上生长BInGaN层；
具体的，在MOCVD中生长BInGaN层，生长温度为850℃，生长压力为100torr；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，通入B2H6作B源。
（Ⅲ）在BInGaN层上生长Si掺InGaN层；
具体的，在MOCVD中生长Si掺InGaN层，生长温度为850℃，生长压力为100torr；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，通SiH4作为掺杂剂。
（7）在多量子阱层上生长电子阻挡层；
其中，在MOCVD中生长AlGaN层，作为电子阻挡层，生长温度为950℃，生长压力为180torr。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，以N2作为载气，通入TMAl作为Al源，通入TMGa作为Ga源。
（8）在电子阻挡层上生长P型GaN层；
其中，在MOCVD中生长P型GaN层，生长温度为950℃，生长压力为400torr。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入CP2Mg作为P型掺杂源；以H2和N2作为载气，通入TMGa作为Ga源。
（9）在P型GaN层上生长欧姆接触层；
具体的，在MOCVD中生长P型InGaN层，作为欧姆接触层，生长温度为900℃，生长压力为150torr。生长时，在MOCVD反应室中通入NH3作为N源，通入CP2Mg作为P型掺杂源，通入TMGa作为Ga源，通入TMIn作为In源，以H2和N2作为载气。
实施例2
本实施例提供一种GaN基绿光LED外延片，其与实施例1的区别在于，InGaN层621中In组分的占比为0.12，BInGaN层622中In组分的占比为0.05，B组分的占比为0.45，Si掺InGaN层623中In组分的占比为0.08，Si的掺杂浓度为4×1017cm-3，其余均与实施例1相同。
实施例3
本实施例提供一种GaN基绿光LED外延片，其与实施例2的区别在于，量子垒层62的周期数为3，InGaN层621的厚度为2.5nm，BInGaN层622的厚度为2.5nm，Si掺InGaN层623的厚度为2.5nm。其余均与实施例2相同。
实施例4
本实施例提供一种GaN基绿光LED外延片，其与实施例3的区别在于，InGaN层621、BInGaN层622和Si掺InGaN层623中的In源为脉冲式通入，每次通入时间为10s，每次间隔时间为10s，各层中的In源通入量保持不变。其余均与实施例3相同。
实施例5
本实施例提供一种GaN基绿光LED外延片，其与实施例4的区别在于，InGaN层621的生长温度为820℃，BInGaN层622的生长温度为860℃，Si掺InGaN层623的生长温度为840℃。其余均与实施例4相同。
对比例1
本对比例提供一种GaN基绿光LED外延片，其与实施例1的区别在于，量子垒层62为轻掺GaN层，掺杂元素为Si，Si的掺杂浓度为4×1017cm-3，单个轻掺GaN层的厚度为15nm。相应的，在制备方法中，轻掺GaN层的生长温度为870℃，生长压力为100torr。其余均与实施例1相同。
对比例2
本对比例提供一种GaN基绿光LED外延片，其与实施例1的区别在于，量子垒层62中不包括InGaN层621和BInGaN层622，Si掺InGaN层623的厚度为30nm。相应的，在制备方法中，不包含制备上述两层的步骤。其余均与实施例1相同。
对比例3
本对比例提供一种GaN基绿光LED外延片，其与实施例1的区别在于，量子垒层62中不包括BInGaN层622。相应的，在制备方法中，不包含制备该层的步骤。其余均与实施例1相同。
对比例4
本对比例提供一种GaN基绿光LED外延片，其与实施例1的区别在于，InGaN层621、BInGaN层622和Si掺InGaN层623中In组分的占比均为0.12。其余均与实施例1相同。
将实施例1~实施例5，对比例1~对比例4所得的GaN基绿光LED外延片进行测试，具体测试方法如下：
（1）将外延片制备成3mil×5mil尺寸的芯片，在3mA电流下测试其发光亮度；
（2）工作电压：使用Keithley2450型数字源表进行工作电压测试。
具体结果如下：
由表中可以看出，当将传统的发光二极管量子垒层结构（对比例1）中变成本发明的量子垒层结构时，发光亮度由1.912mW提升至2.017mW，工作电压由2.835V降低至2.804V，表明本发明的量子垒层可提高发光效率、降低工作电压。
此外，通过实施例1与对比例2~对比例4的对比可以看出，当变更本发明中的量子垒层结构时，难以有效起到提升亮度、降低工作电压的效果。
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GaN基绿光LED外延片，包括衬底和依次设于所述衬底上的缓冲层、本征GaN层、N型GaN层、应力释放层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层和欧姆接触层，所述多量子阱层为周期性结构，每个周期均包括量子阱层和量子垒层，其特征在于，所述量子垒层为周期性结构，每个周期均包括依次层叠的InGaN层、BInGaN层和Si掺InGaN层；
所述量子阱层中In组分的占比＞所述量子垒层中In组分的占比；
所述InGaN层中In组分的占比＞所述BInGaN层中In组分的占比；
所述Si掺InGaN层中In组分的占比＞所述BInGaN层中In组分的占比。
2.如权利要求1所述的GaN基绿光LED外延片，其特征在于，所述量子阱层中In组分的占比为0.25~0.4，所述InGaN层中In组分的占比为0.1~0.15，所述BInGaN层中In组分的占比为0.03~0.06，所述Si掺InGaN层中In组分的占比为0.07~0.1。
3.如权利要求1所述的GaN基绿光LED外延片，其特征在于，所述量子垒层的周期数为2~3，每个InGaN层的厚度为2nm~4nm，每个BInGaN层的厚度为2nm~4nm，每个Si掺InGaN层的厚度为2nm~4nm。
4.如权利要求1所述的GaN基绿光LED外延片，其特征在于，所述BInGaN层中B组分的占比为0.25~0.5。
5.如权利要求1所述的GaN基绿光LED外延片，其特征在于，所述Si掺InGaN层中Si的掺杂浓度为2.5×1017cm-3~5.5×1017cm-3。
6.如权利要求1~5任一项所述的GaN基绿光LED外延片，其特征在于，所述InGaN层、所述BInGaN层和所述Si掺InGaN层中的In源为脉冲式通入，每次通入时间为10s，每次间隔时间为10s，各层中的In源通入量保持不变。
7.一种GaN基绿光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GaN基绿光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、本征GaN层、N型GaN层、应力释放层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层和欧姆接触层，所述多量子阱层为周期性结构，每个周期均包括量子阱层和量子垒层，所述量子垒层为周期性结构，每个周期均包括依次层叠的InGaN层、BInGaN层和Si掺InGaN层；
所述量子阱层中In组分的占比＞所述量子垒层中In组分的占比；
所述InGaN层中In组分的占比＞所述BInGaN层中In组分的占比；
所述Si掺InGaN层中In组分的占比＞所述BInGaN层中In组分的占比。
8.如权利要求7所述的GaN基绿光LED外延片的制备方法，其特征在于，所述量子阱层的生长温度＜所述量子垒层的生长温度；
所述InGaN层的生长温度＜所述BInGaN层的生长温度；
所述Si掺InGaN层的生长温度＜所述BInGaN层的生长温度。
9.如权利要求8所述的GaN基绿光LED外延片的制备方法，其特征在于，所述量子阱层的生长温度为700℃~750℃，生长压力为100torr~150torr；
所述InGaN层的生长温度为810℃~830℃，生长压力为100torr~150torr；
所述BInGaN层的生长温度为850℃~870℃，生长压力为100torr~150torr；
所述Si掺InGaN层的生长温度为830℃~850℃，生长压力为100torr~150torr。
10.一种GaN基绿光LED，其特征在于，包括如权利要求1~6任一项所述的GaN基绿光LED外延片。
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