CN117253948B - 发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管 - Google Patents
发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117253948B CN117253948B CN202311541165.5A CN202311541165A CN117253948B CN 117253948 B CN117253948 B CN 117253948B CN 202311541165 A CN202311541165 A CN 202311541165A CN 117253948 B CN117253948 B CN 117253948B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- quantum well
- doped
- gan layer
- thickness
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 14
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 103
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 24
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 23
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 3
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 52
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 26
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 24
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 7
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 3
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 3
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 230000001795 light effect Effects 0.000 description 2
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 238000005477 sputtering target Methods 0.000 description 2
- 239000013077 target material Substances 0.000 description 2
- 230000005428 wave function Effects 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000005036 potential barrier Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/04—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction
- H01L33/06—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction within the light emitting region, e.g. quantum confinement structure or tunnel barrier
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
- H01L33/0066—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound
- H01L33/007—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound comprising nitride compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
- H01L33/0075—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds comprising nitride compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/20—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
- H01L33/24—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate of the light emitting region, e.g. non-planar junction
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/26—Materials of the light emitting region
- H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of group III and group V of the periodic system
- H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of group III and group V of the periodic system containing nitrogen
- H01L33/325—Materials of the light emitting region containing only elements of group III and group V of the periodic system containing nitrogen characterised by the doping materials
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。多量子阱层包括依次层叠的第一多量子阱层、第二多量子阱层和第三多量子阱层；第一多量子阱层为周期性层叠的第一量子阱层和第一量子垒层，第一量子垒层包括依次层叠的第一GaN层、第一Zn掺InGaN层、第一BGaN层和第一Si掺GaN层；相应的，第二量子垒层包括依次层叠的第二GaN层、第二Zn掺InGaN层、第二BGaN层和第二Si掺GaN层；第三多量子阱层为周期性层叠的第三量子阱层和第三量子垒层，第三量子垒层包括依次层叠的第三GaN层和第三Si掺GaN层。实施本发明可提升发光二极管的发光效率和抗静电能力、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，尤其涉及一种发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管。
背景技术
随着技术的更新和设备的迭代，GaN基发光二极管已应用于显示、照明、医疗等领域，并且不断朝着高光效、微型化、集成化的方向发展，吸引着研究者们的广泛关注。作为LED外延结构的核心区，多量子阱有源区一直被作为重点研究。GaN基发光二极管的有源区一般是由低温的InGaN量子阱与高温的GaN量子垒层交叠生长获得的周期性结构。在GaN基发光二极管中，由于电子具有比空穴更小的有效质量和更高的迁移速率，因此注入到多量子阱有源区的电子浓度远大于空穴浓度，并且空穴向量子阱注入过程还受到量子垒的阻挡，导致能够实际发光的量子阱主要集中靠近P型半导体层的最后几个阱中，有源层中空穴浓度不足，导致光效降低，多量子阱有源区的空穴分布不均匀，影响抗静电能力，尤其在大电流密度下，这种现象更为明显。常见的做法是采用高势垒的AlGaN阻挡电子的溢出，此法会同时造成空穴注入受阻，引起正向工作电压升高。
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，提高抗静电能力，降低工作电压。
本发明还要解决的技术问题在于，提供一种发光二极管，其发光效率高、抗静电能力高、工作电压低。
为了解决上述问题，本发明公开了一种发光二极管外延片，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，所述多量子阱层包括依次层叠的第一多量子阱层、第二多量子阱层和第三多量子阱层；
其中，所述第一多量子阱层为周期性结构，每个周期均包括依次层叠的第一量子阱层和第一量子垒层，所述第一量子垒层包括依次层叠的第一GaN层、第一Zn掺InGaN层、第一BGaN层和第一Si掺GaN层；
所述第二多量子阱层为周期性结构，每个周期均包括依次层叠的第二量子阱层和第二量子垒层，所述第二量子垒层包括依次层叠的第二GaN层、第二Zn掺InGaN层、第二BGaN层和第二Si掺GaN层；
所述第三多量子阱层为周期性结构，每个周期均包括依次层叠的第三量子阱层和第三量子垒层，所述第三量子垒层包括依次层叠的第三GaN层和第三Si掺GaN层；
所述第一量子垒层的厚度＞所述第二量子垒层的厚度＞所述第三量子垒层的厚度；
所述第一Si掺GaN层中Si的掺杂浓度＞所述第二Si掺GaN层中Si的掺杂浓度＞所述第三Si掺GaN层中Si的掺杂浓度；
所述第一Zn掺InGaN层中Zn的掺杂浓度＞所述第二Zn掺InGaN层中Zn的掺杂浓度。
作为上述方案的改进，所述第一量子垒层的厚度为10nm~20nm，所述第二量子垒层的厚度为8nm~18nm，所述第三量子垒层的厚度为8nm~16nm。
作为上述方案的改进，所述第一Si掺GaN层中Si的掺杂浓度为5.5×1016cm-3~2.5×1017cm-3，所述第二Si掺GaN层中Si的掺杂浓度为5.5×1016cm-3~1.5×1017cm-3，所述第三Si掺GaN层中Si的掺杂浓度为2.5×1016cm-3~1.5×1017cm-3。
作为上述方案的改进，所述第一Zn掺InGaN层中Zn的掺杂浓度为3.2×1017cm-3~6.2×1017cm-3，In组分的占比为0.07~0.1；所述第二Zn掺InGaN层中Zn的掺杂浓度为2.2×1017cm-3~4.8×1017cm-3，In组分的占比为0.03~0.07。
作为上述方案的改进，所述第一多量子阱层的周期数为3~7，每个第一GaN层的厚度为2.5nm~5nm，每个第一Zn掺InGaN层的厚度为2.5nm~5nm，每个第一BGaN层的厚度为2.5nm~5nm，每个第一Si掺GaN层的厚度为2.5nm~5nm；
所述第二多量子阱层的周期数为3~7，每个第二GaN层的厚度为2nm~4.5nm，每个第二Zn掺InGaN层的厚度为2nm~4.5nm，每个第二BGaN层的厚度为2nm~4.5nm，每个第二Si掺GaN层的厚度为2nm~4.5nm；
所述第三多量子阱层的周期数为2~3，每个第三GaN层的厚度为4nm~8nm，第三Si掺GaN层的厚度为4nm~8nm。
作为上述方案的改进，所述第一BGaN层中B组分的占比为0.3~0.5，所述第二BGaN层中B组分的占比为0.2~0.4。
作为上述方案的改进，所述第一量子阱层中In组分的占比为0.2~0.4，每个第一量子阱层的厚度为2.5nm~4.5nm；
所述第二量子阱层中In组分的占比为0.2~0.4，每个第二量子阱层的厚度为2.5nm~4.5nm；
所述第三量子阱层中In组分的占比为0.2~0.4，每个第三量子阱层的厚度为2.5nm~4.5nm。
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、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，所述多量子阱层包括依次层叠的第一多量子阱层、第二多量子阱层和第三多量子阱层；
其中，所述第一多量子阱层为周期性结构，每个周期均包括依次层叠的第一量子阱层和第一量子垒层，所述第一量子垒层包括依次层叠的第一GaN层、第一Zn掺InGaN层、第一BGaN层和第一Si掺GaN层；
所述第二多量子阱层为周期性结构，每个周期均包括依次层叠的第二量子阱层和第二量子垒层，所述第二量子垒层包括依次层叠的第二GaN层、第二Zn掺InGaN层、第二BGaN层和第二Si掺GaN层；
所述第三多量子阱层为周期性结构，每个周期均包括依次层叠的第三量子阱层和第三量子垒层，所述第三量子垒层包括依次层叠的第三GaN层和第三Si掺GaN层；
所述第一量子垒层的厚度＞所述第二量子垒层的厚度＞所述第三量子垒层的厚度；
所述第一Si掺GaN层中Si的掺杂浓度＞所述第二Si掺GaN层中Si的掺杂浓度＞所述第三Si掺GaN层中Si的掺杂浓度；
所述第一Zn掺InGaN层中Zn的掺杂浓度＞所述第二Zn掺InGaN层中Zn的掺杂浓度。
作为上述方案的改进，所述第一量子阱层、所述第二量子阱层和所述第三量子阱层的生长温度均为700℃~750℃，生长压力均为100torr~150torr；
所述第一GaN层、所述第二GaN层和所述第三GaN层的生长温度均为830℃~860℃，生长压力均为100torr~150torr；
所述第一Zn掺InGaN层和所述第二Zn掺InGaN层的生长温度均为830℃~860℃，生长压力均为100torr~150torr；
所述第一BGaN层和所述第二BGaN层的生长温度均为860℃~900℃，生长压力均为100torr~150torr；
所述第一Si掺GaN层、所述第二Si掺GaN层和所述第三Si掺GaN层的生长温度均为860℃~900℃，生长压力均为100torr~150torr。
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，多量子阱层包括依次层叠的第一多量子阱层、第二多量子阱层和第三多量子阱层；其中，第一多量子阱层为周期性结构，每个周期均包括依次层叠的第一量子阱层和第一量子垒层，第一量子垒层包括依次层叠的第一GaN层、第一Zn掺InGaN层、第一BGaN层和第一Si掺GaN层；第二多量子阱层为周期性结构，每个周期均包括依次层叠的第二量子阱层和第二量子垒层，第二量子垒层包括依次层叠的第二GaN层、第二Zn掺InGaN层、第二BGaN层和第二Si掺GaN层；第三多量子阱层为周期性结构，每个周期均包括依次层叠的第三量子阱层和第三量子垒层，第三量子垒层包括依次层叠的第三GaN层和第三Si掺GaN层；第一量子垒层的厚度＞第二量子垒层的厚度＞第三量子垒层的厚度；第一Si掺GaN层中Si的掺杂浓度＞第二Si掺GaN层中Si的掺杂浓度＞第三Si掺GaN层中Si的掺杂浓度；第一Zn掺InGaN层中Zn的掺杂浓度＞第二Zn掺InGaN层中Zn的掺杂浓度。
首先，本发明引入第一Zn掺InGaN层和第二Zn掺InGaN层，Zn的掺杂可补充多量子阱层中的空穴；并且第一Zn掺InGaN层中Zn的掺杂浓度＞第二Zn掺InGaN层中Zn的掺杂浓度，使得多量子阱层中空穴分布更均匀，提高发光二极管的抗静电能力；In的引入一方面可降低Zn的活化能，另一方面也可以减少与阱层的晶格失配，降低极化电场强度，提高发光效率；
其次，本发明引入第一BGaN层和第二BGaN层，实现分级阻挡迁移电子，提高不同区域内的电子浓度，综合提高阱内电子与空穴的复合浓度，提高发光效率；
再者，本发明引入第一Si掺GaN层、第二Si掺GaN层和第三Si掺GaN层，一方面，BGaN材料与Si掺GaN材料的应力差可部分抵消阱垒之间的应力差，提高电子与空穴波函数的重叠程度，提高发光效率；另一方面，可增加垒层的电导率，减少电阻，降低工作电压；
最后，本发明对多量子阱层中的垒层进行空穴补偿、渐变掺杂、分段掺杂的综合设计，提升了阱垒界面的晶体质量，提高了多量子阱层中电子和空穴的浓度，使得电子和空穴分布更均匀，提高复合效率，提高发光二极管光效的同时，提高了抗静电能力，降低了工作电压。
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多量子阱层的结构示意图；
图3是本发明一实施例中第一多量子阱层的结构示意图；
图4是本发明一实施例中第二多量子阱层的结构示意图；
图5是本发明一实施例中第三多量子阱层的结构示意图；
图6是本发明一实施例中第一量子垒层的结构示意图；
图7是本发明一实施例中第二量子垒层的结构示意图；
图8是本发明一实施例中第三量子垒层的结构示意图；
图9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8，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、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包括依次层叠的第一多量子阱层61、第二多量子阱层62和第三多量子阱层63。
其中，第一多量子阱层61为周期性结构，周期数为3~10，优选的为3~7，每个周期均包括依次层叠的第一量子阱层611和第一量子垒层612，第一量子垒层612包括依次层叠的第一GaN层6121、第一Zn掺InGaN层6122、第一BGaN层6123和第一Si掺GaN层6124；
第二多量子阱层62为周期性结构，周期数为3~10，优选的为3~7，每个周期均包括依次层叠的第二量子阱层621和第二量子垒层622，第二量子垒层622包括依次层叠的第二GaN层6221、第二Zn掺InGaN层6222、第二BGaN层6223和第二Si掺GaN层6224；
第三多量子阱层63为周期性结构，周期数为2~5，优选的为2~3，每个周期均包括依次层叠的第三量子阱层631和第三量子垒层632，第三量子垒层632包括依次层叠的第三GaN层6321和第三Si掺GaN层6322；
本发明对多量子阱层6中的垒层进行空穴补偿、渐变掺杂、分段掺杂的综合设计，提升了阱垒界面的晶体质量，提高了多量子阱层6中电子和空穴的浓度，使得电子和空穴分布更均匀，提高复合效率，提高发光二极管光效的同时，提高了抗静电能力，降低了工作电压。
其中，本发明引入第一Zn掺InGaN层6122和第二Zn掺InGaN层6222，Zn的掺杂可补充多量子阱层6中的空穴；并且第一Zn掺InGaN层6122中Zn的掺杂浓度＞第二Zn掺InGaN层6222中Zn的掺杂浓度，使得多量子阱层6中空穴分布更均匀，提高发光二极管的抗静电能力；In的引入一方面可降低Zn的活化能，另一方面也可以减少与阱层的晶格失配，降低极化电场强度，提高发光效率。
具体的，第一Zn掺InGaN层6122中Zn的掺杂浓度为3×1017cm-3~8×1017cm-3，若掺杂浓度＜3×1017cm-3，难以有效起到补充空穴的作用；若掺杂浓度＞8×1017cm-3，会带来过多的缺陷。优选的，掺杂浓度为3.2×1017cm-3~6.2×1017cm-3，示例性的为4×1017cm-3、4.5×1017cm-3、5×1017cm-3、5.5×1017cm-3或6×1017cm-3，但不限于此。
具体的，第一Zn掺InGaN层6122中In组分的占比为0.05~0.12，若In组分的占比＜0.05，难以有效起到活化作用；若In组分的占比＞0.12，会引起晶格质量下降。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或0.09，但不限于此。
具体的，第二Zn掺InGaN层6222中Zn的掺杂浓度为2×1017cm-3~5.5×1017cm-3，优选的为2.2×1017cm-3~4.8×1017cm-3，示例性的为2.5×1017cm-3、3×1017cm-3、3.5×1017cm-3、4×1017cm-3或4.5×1017cm-3，但不限于此。
具体的，第二Zn掺InGaN层6222中In组分的占比为0.03~0.1，优选的为0.03~0.07，示例性的为0.04、0.05或0.06，但不限于此。
其中，本发明引入第一BGaN层6123和第二BGaN层6223，实现分级阻挡迁移电子，提高不同区域内的电子浓度，综合提高阱内电子与空穴的复合浓度，提高发光效率。
具体的，第一BGaN层6123中B组分的占比为0.2~0.6，若B组分的占比＜0.2，难以起到阻挡电子的作用；若B组分的占比＞0.6，会造成对空穴的阻挡。优选的，B组分的占比为0.3~0.5，示例性的为0.35、0.4或0.45，但不限于此。
具体的，第二BGaN层6223中B组分的占比为0.1~0.5，优选的为0.2~0.4，示例性的为0.25、0.3或0.35，但不限于此。
其中，本发明引入第一Si掺GaN层、第二Si掺GaN层和第三Si掺GaN层，一方面，BGaN材料与Si掺GaN材料的应力差可部分抵消阱垒之间的应力差，提高晶格质量，提高电子与空穴波函数的重叠程度，提高发光效率；另一方面，可增加垒层的电导率，减少电阻，降低工作电压；并且，第一Si掺GaN层6124中Si的掺杂浓度＞第二Si掺GaN层6224中Si的掺杂浓度＞第三Si掺GaN层6322中Si的掺杂浓度，实现分级提高晶格质量。
具体的，第一Si掺GaN层中Si的掺杂浓度为1×1016cm-3~5×1017cm-3，若Si的掺杂浓度＜1×1016cm-3，难以有效降低工作电压、减少晶格失配；若Si的掺杂浓度＞5×1017cm-3，会带来过多的缺陷。优选的，Si的掺杂浓度为5.5×1016cm-3~2.5×1017cm-3，示例性的为6×1016cm-3、8×1016cm-3、1×1017cm-3或2×1017cm-3，但不限于此。
具体的，第二Si掺GaN层中Si的掺杂浓度为1×1016cm-3~2×1017cm-3，优选的为5.5×1016cm-3~1.5×1017cm-3，示例性的为6×1016cm-3、8×1016cm-3或1×1017cm-3，但不限于此。
具体的，第三Si掺GaN层中Si的掺杂浓度为1×1016cm-3~2×1017cm-3，优选的为2.5×1016cm-3~1.5×1017cm-3，示例性的为3×1016cm-3、5×1016cm-3、7×1016cm-3、9×1016cm-3或1×1017cm-3，但不限于此。
其中，第一量子垒层612的厚度＞第二量子垒层622的厚度＞第三量子垒层632的厚度。具体的，第一量子垒层612的厚度为10nm~25nm，优选的为10nm~20nm，示例性的为12nm、14nm、16nm或18nm，但不限于此。具体的，第二量子垒层622的厚度为8nm~20nm，优选的为8nm~18nm，示例性的为10nn、12nm、14nm或16nm，但不限于此。具体的，第三量子垒层632的厚度为5nm~18nm，优选的为8nm~16nm，示例性的为10nn、12nm或14nm，但不限于此。
具体的，每个第一GaN层6121的厚度为2.5nm~6nm，优选的为2.5nm~5nm，示例性的为3nm、3.5nm、4nm或4.5nm，但不限于此。每个第一Zn掺InGaN层6122的厚度为2.5nm~6nm，优选的为2.5nm~5nm，示例性的为3nm、3.5nm、4nm或4.5nm，但不限于此。每个第一BGaN层6123的厚度为2.5nm~6nm，优选的为2.5nm~5nm，示例性的为3nm、3.5nm、4nm或4.5nm，但不限于此。每个第一Si掺GaN层6124的厚度为2.5nm~6nm，优选的为2.5nm~5nm，示例性的为3nm、3.5nm、4nm或4.5nm，但不限于此。
具体的，每个第二GaN层6221的厚度为2nm~5nm，优选的为2nm~4.5nm，示例性的为2.5nm、3nm、3.5nm或4nm，但不限于此。每个第二Zn掺InGaN层6222的厚度为2nm~5nm，优选的为2nm~4.5nm，示例性的为2.5nm、3nm、3.5nm或4nm，但不限于此。每个第二BGaN层6223的厚度为2nm~5nm，优选的为2nm~4.5nm，示例性的为2.5nm、3nm、3.5nm或4nm，但不限于此。每个第二Si掺GaN层6224的厚度为2nm~5nm，优选的为2nm~4.5nm，示例性的为2.5nm、3nm、3.5nm或4nm，但不限于此。
具体的，每个第三GaN层6321的厚度为3nm~9nm，优选的为4nm~8nm，示例性的为5nm、6nm或7nm，但不限于此。每个第三Si掺GaN层6322的厚度为3nm~9nm，优选的为4nm~8nm，示例性的为5nm、6nm或7nm，但不限于此。
其中，第一量子阱层611为InGaN层，但不限于此。第一量子阱层611中In组分的占比为0.2~0.4，示例性的为0.25、0.3或0.35，但不限于此。每个第一量子阱层611的厚度为2nm~5nm，优选的为2.5nm~4.5nm，示例性的为3nm、3.5nm或4nm，但不限于此。
其中，第二量子阱层621为InGaN层，但不限于此。第二量子阱层621中In组分的占比为0.2~0.4，示例性的为0.25、0.3或0.35，但不限于此。每个第二量子阱层621的厚度为2nm~5nm，优选的为2.5nm~4.5nm，示例性的为3nm、3.5nm或4nm，但不限于此。
其中，第三量子阱层631为InGaN层，但不限于此。第三量子阱层631中In组分的占比为0.2~0.4，示例性的为0.25、0.3或0.35，但不限于此。每个第三量子阱层631的厚度为2nm~5nm，优选的为2.5nm~4.5nm，示例性的为3nm、3.5nm或4nm，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20nm~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1.8μm~3.5μm，示例性的为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5.7×1018cm-3~1.3×1019cm-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4~8，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6.3×1017cm-3~1.2×1018cm-3。单个InaGa1-aN层的厚度为3nm~6nm，单个Si掺GaN层的厚度为8nm~15nm。
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40nm~200nm，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8.7×1018cm-3~1.6×1019cm-3。P型GaN层8的厚度为60nm~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1.5×1019cm-3~2.3×1019cm-3，In组分的占比为0.05~0.15，欧姆接触层9的厚度为5nm~20nm。
相应的，参考图9，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：
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600℃~650℃，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℃~1150℃，生长压力为150torr~300torr。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200torr~400torr。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750℃~800℃，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，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；
其中，在MOCVD中依次层叠生长第一多量子阱层、第二多量子阱层和第三多量子阱层，以形成多量子阱层。具体的，生长多量子阱层包括以下步骤：
S610：在应力释放层上生长第一多量子阱层；
其中，在MOCVD中周期性生长第一量子阱层和第一量子垒层，以形成第一多量子阱层。其中，第一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。
其中，在MOCVD中依次层叠生长第一GaN层、第一Zn掺InGaN层、第一BGaN层和第一Si掺GaN层，以形成第一量子垒层。具体的，第一GaN层的生长温度为830℃~860℃，生长压力为100torr~150torr；第一Zn掺InGaN层的生长温度为830℃~860℃，生长压力为100torr~150torr；第一BGaN层的生长温度为860℃~900℃，生长压力为100torr~150torr；第一Si掺GaN层的生长温度为860℃~900℃，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TEZn作为Zn源，通入B2H6为B源，通入SiH4作为掺杂剂。
S620：在第一多量子阱层上生长第二多量子阱层；
其中，在MOCVD中周期性生长第二量子阱层和第二量子垒层，以形成第二多量子阱层。其中，第二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。
其中，在MOCVD中依次层叠生长第二GaN层、第二Zn掺InGaN层、第二BGaN层和第二Si掺GaN层，以形成第二量子垒层。具体的，第二GaN层的生长温度为830℃~860℃，生长压力为100torr~150torr；第二Zn掺InGaN层的生长温度为830℃~860℃，生长压力为100torr~150torr；第二BGaN层的生长温度为860℃~900℃，生长压力为100torr~150torr；第二Si掺GaN层的生长温度为860℃~900℃，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TEZn作为Zn源，通入B2H6为B源，通入SiH4作为掺杂剂。
S630：在第二多量子阱层上生长第三多量子阱层；
其中，在MOCVD中周期性生长第三量子阱层和第三量子垒层，以形成第三多量子阱层。其中，第三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。
其中，在MOCVD中依次层叠生长第三GaN层和第三Si掺GaN层，以形成第三量子垒层。具体的，第三GaN层的生长温度为830℃~860℃，生长压力为100torr~150torr；第三Si掺GaN层的生长温度为860℃~900℃，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SiH4作为掺杂剂。
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℃~1000℃，生长压力为120torr~220torr。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900℃~1000℃，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，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
本实施例提供一种发光二极管外延片，参考图1~图8，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包括依次层叠的第一多量子阱层61、第二多量子阱层62和第三多量子阱层63。
其中，第一多量子阱层61为周期性结构，周期数为10，每个周期均包括依次层叠的第一量子阱层611和第一量子垒层612。具体的，第一量子阱层611为InGaN层，In组分的占比为0.3，每个第一量子阱层611的厚度为3.5nm。其中，第一量子垒层612包括依次层叠的第一GaN层6121、第一Zn掺InGaN层6122、第一BGaN层6123和第一Si掺GaN层6124。具体的，每个第一GaN层6121的厚度为6nm。第一Zn掺InGaN层6122中Zn的掺杂浓度为8×1017cm-3，In组分的占比为0.12，每个第一Zn掺InGaN层6122的厚度为6nm。第一BGaN层6123中B组分的占比为0.6，每个第一BGaN层6123的厚度为6nm。第一Si掺GaN层中Si的掺杂浓度为5×1017cm-3，每个第一Si掺GaN层6124的厚度为6nm。
第二多量子阱层62为周期性结构，周期数为10，每个周期均包括依次层叠的第二量子阱层621和第二量子垒层622。具体的，第二量子阱层621为InGaN层，In组分的占比为0.3，每个第二量子阱层621的厚度为3.5nm。其中，第二量子垒层622包括依次层叠的第二GaN层6221、第二Zn掺InGaN层6222、第二BGaN层6223和第二Si掺GaN层6224。具体的，每个第二GaN层6221的厚度为5nm。第二Zn掺InGaN层6222中Zn的掺杂浓度为5.5×1017cm-3，In组分的占比为0.1，每个第二Zn掺InGaN层6222的厚度为5nm。第二BGaN层6223中B组分的占比为0.5，每个第二BGaN层6223的厚度为5nm。第二Si掺GaN层中Si的掺杂浓度为2×1017cm-3，每个第二Si掺GaN层6224的厚度为5nm。
第三多量子阱层63为周期性结构，周期数为5，每个周期均包括依次层叠的第三量子阱层631和第三量子垒层632。具体的，第三量子阱层631为InGaN层，In组分的占比为0.3，每个第三量子阱层631的厚度为3.5nm。其中，第三量子垒层632包括依次层叠的第三GaN层6321和第三Si掺GaN层6322。具体的，每个第三GaN层6321的厚度为9nm。第三Si掺GaN层中Si的掺杂浓度为1×1017cm-3，每个第三Si掺GaN层6322的厚度为9nm。
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1×1019cm-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组分的占比为0.1，欧姆接触层9的厚度为10nm。
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，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800℃，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中依次层叠生长第一多量子阱层、第二多量子阱层和第三多量子阱层，以形成多量子阱层。具体的，生长多量子阱层包括以下步骤：
（Ⅰ）在应力释放层上生长第一多量子阱层；
其中，在MOCVD中周期性生长第一量子阱层和第一量子垒层，以形成第一多量子阱层。其中，第一量子阱层的生长温度为730℃，生长压力为120torr，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中依次层叠生长第一GaN层、第一Zn掺InGaN层、第一BGaN层和第一Si掺GaN层，以形成第一量子垒层。具体的，第一GaN层的生长温度为850℃，生长压力为120torr；第一Zn掺InGaN层的生长温度为850℃，生长压力为120torr；第一BGaN层的生长温度为880℃，生长压力为120torr；第一Si掺GaN层的生长温度为880℃，生长压力为120torr。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TEZn作为Zn源，通入B2H6为B源，通入SiH4作为掺杂剂。
（Ⅱ）在第一多量子阱层上生长第二多量子阱层；
其中，在MOCVD中周期性生长第二量子阱层和第二量子垒层，以形成第二多量子阱层。其中，第二量子阱层的生长温度为730℃，生长压力为120torr，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中依次层叠生长第二GaN层、第二Zn掺InGaN层、第二BGaN层和第二Si掺GaN层，以形成第二量子垒层。具体的，第二GaN层的生长温度为850℃，生长压力为120torr；第二Zn掺InGaN层的生长温度为850℃，生长压力为120torr；第二BGaN层的生长温度为880℃，生长压力为120torr；第二Si掺GaN层的生长温度为880℃，生长压力为120torr。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TEZn作为Zn源，通入B2H6为B源，通入SiH4作为掺杂剂。
（Ⅲ）在第二多量子阱层上生长第三多量子阱层；
其中，在MOCVD中周期性生长第三量子阱层和第三量子垒层，以形成第三多量子阱层。其中，第三量子阱层的生长温度为730℃，生长压力为120torr，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中依次层叠生长第三GaN层和第三Si掺GaN层，以形成第三量子垒层。具体的，第三GaN层的生长温度为850℃，生长压力为120torr；第三Si掺GaN层的生长温度为880℃，生长压力为120torr。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；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
本实施例提供一种发光二极管外延片，其与实施例1的区别在于，第一多量子阱层61的周期数为4，第二多量子阱层62的周期数为4，第三多量子阱层63的周期数为2。
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，每个第一GaN层6121、每个第一Zn掺InGaN层6122、每个第一BGaN层6123和每个第一Si掺GaN层6124的厚度均为3.5nm；每个第二GaN层6221、每个第二Zn掺InGaN层6222、每个第二BGaN层6223和每个第二Si掺GaN层6224的厚度均为3nm；每个第三GaN层6321和每个第三Si掺GaN层6322的厚度均为5nm。
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，第一Zn掺InGaN层6122中Zn的掺杂浓度为5×1017cm-3，In组分的占比为0.1，第一BGaN层6123中B组分的占比为0.4，第一Si掺GaN层中Si的掺杂浓度为1×1017cm-3；第二Zn掺InGaN层6222中Zn的掺杂浓度为3×1017cm-3，In组分的占比为0.07，第二BGaN层6223中B组分的占比为0.3，第二Si掺GaN层中Si的掺杂浓度为8×1016cm-3；第三Si掺GaN层中Si的掺杂浓度为5×1016cm-3。其余均与实施例3相同。
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，多量子阱层6中不包括第一多量子阱层61，也不包括第二多量子阱层62。相应的，在制备方法中，也不包括上述两层的制备步骤。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，第一量子垒层612中不包括第一Zn掺InGaN层6122和第一BGaN层6123；第二量子垒层622中不包括第二Zn掺InGaN层6222和第二BGaN层6223。相应的，在制备方法中，也不包括上述各层的制备步骤。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，第一量子垒层612中不包括第一Zn掺InGaN层6122；第二量子垒层622中不包括第二Zn掺InGaN层6222。相应的，在制备方法中，也不包括上述各层的制备步骤。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，第一Zn掺InGaN层6122中Zn的掺杂浓度为1×1017cm-3；第二Zn掺InGaN层6222中Zn的掺杂浓度为8×1017cm-3。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4所得的发光二极管外延片进行测试，具体测试方法如下：
（1）将外延片制备成22mil×35mil尺寸的芯片，在350mA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；
（3）抗静电能力测试：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4000V静电的通过比例。
具体结果如下：
由表中可以看出，当将传统的发光二极管多量子阱层结构（对比例1）中变成本发明的多量子阱层结构时，发光亮度由622.8mW提升至628.7mW，工作电压由3.578V降低至3.521V，抗静电能力由94.54%提升至96.44%，表明本发明的多量子阱层可提高发光效率、降低工作电压、提高抗静电能力。
此外，通过实施例1与对比例2~对比例4的对比可以看出，当变更本发明中的多量子阱层结构时，难以有效起到提升亮度、降低工作电压、提高抗静电能力的效果。
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)
1.一种发光二极管外延片，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，其特征在于，所述多量子阱层包括依次层叠的第一多量子阱层、第二多量子阱层和第三多量子阱层；
其中，所述第一多量子阱层为周期性结构，每个周期均包括依次层叠的第一量子阱层和第一量子垒层，所述第一量子阱层为InGaN层，其In组分占比为0.2~0.4；所述第一量子垒层包括依次层叠的第一GaN层、第一Zn掺InGaN层、第一BGaN层和第一Si掺GaN层；所述第一BGaN层中B组分的占比为0.2~0.6；
所述第二多量子阱层为周期性结构，每个周期均包括依次层叠的第二量子阱层和第二量子垒层，所述第二量子阱层为InGaN层，其In组分占比为0.2~0.4，所述第二量子垒层包括依次层叠的第二GaN层、第二Zn掺InGaN层、第二BGaN层和第二Si掺GaN层；所述第二BGaN层中B组分的占比为0.1~0.5；
所述第三多量子阱层为周期性结构，每个周期均包括依次层叠的第三量子阱层和第三量子垒层，所述第三量子阱层为InGaN层，其In组分占比为0.2~0.4，所述第三量子垒层包括依次层叠的第三GaN层和第三Si掺GaN层；
所述第一量子垒层的厚度＞所述第二量子垒层的厚度＞所述第三量子垒层的厚度；
所述第一Si掺GaN层中Si的掺杂浓度＞所述第二Si掺GaN层中Si的掺杂浓度＞所述第三Si掺GaN层中Si的掺杂浓度；
所述第一Zn掺InGaN层中Zn的掺杂浓度＞所述第二Zn掺InGaN层中Zn的掺杂浓度。
2.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一量子垒层的厚度为10nm~20nm，所述第二量子垒层的厚度为8nm~18nm，所述第三量子垒层的厚度为8nm~16nm。
3.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一Si掺GaN层中Si的掺杂浓度为5.5×1016cm-3~2.5×1017cm-3，所述第二Si掺GaN层中Si的掺杂浓度为5.5×1016cm-3~1.5×1017cm-3，所述第三Si掺GaN层中Si的掺杂浓度为2.5×1016cm-3~1.5×1017cm-3。
4.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一Zn掺InGaN层中Zn的掺杂浓度为3.2×1017cm-3~6.2×1017cm-3，In组分的占比为0.07~0.1；所述第二Zn掺InGaN层中Zn的掺杂浓度为2.2×1017cm-3~4.8×1017cm-3，In组分的占比为0.03~0.07。
5.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一多量子阱层的周期数为3~7，每个第一GaN层的厚度为2.5nm~5nm，每个第一Zn掺InGaN层的厚度为2.5nm~5nm，每个第一BGaN层的厚度为2.5nm~5nm，每个第一Si掺GaN层的厚度为2.5nm~5nm；
所述第二多量子阱层的周期数为3~7，每个第二GaN层的厚度为2nm~4.5nm，每个第二Zn掺InGaN层的厚度为2nm~4.5nm，每个第二BGaN层的厚度为2nm~4.5nm，每个第二Si掺GaN层的厚度为2nm~4.5nm；
所述第三多量子阱层的周期数为2~3，每个第三GaN层的厚度为4nm~8nm，第三Si掺GaN层的厚度为4nm~8nm。
6.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一BGaN层中B组分的占比为0.3~0.5，所述第二BGaN层中B组分的占比为0.2~0.4。
7.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一量子阱层中In组分的占比为0.2~0.4，每个第一量子阱层的厚度为2.5nm~4.5nm；
所述第二量子阱层中In组分的占比为0.2~0.4，每个第二量子阱层的厚度为2.5nm~4.5nm；
所述第三量子阱层中In组分的占比为0.2~0.4，每个第三量子阱层的厚度为2.5nm~4.5nm。
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、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，所述多量子阱层包括依次层叠的第一多量子阱层、第二多量子阱层和第三多量子阱层；
其中，所述第一多量子阱层为周期性结构，每个周期均包括依次层叠的第一量子阱层和第一量子垒层，所述第一量子垒层包括依次层叠的第一GaN层、第一Zn掺InGaN层、第一BGaN层和第一Si掺GaN层；
所述第二多量子阱层为周期性结构，每个周期均包括依次层叠的第二量子阱层和第二量子垒层，所述第二量子垒层包括依次层叠的第二GaN层、第二Zn掺InGaN层、第二BGaN层和第二Si掺GaN层；
所述第三多量子阱层为周期性结构，每个周期均包括依次层叠的第三量子阱层和第三量子垒层，所述第三量子垒层包括依次层叠的第三GaN层和第三Si掺GaN层；
所述第一量子垒层的厚度＞所述第二量子垒层的厚度＞所述第三量子垒层的厚度；
所述第一Si掺GaN层中Si的掺杂浓度＞所述第二Si掺GaN层中Si的掺杂浓度＞所述第三Si掺GaN层中Si的掺杂浓度；
所述第一Zn掺InGaN层中Zn的掺杂浓度＞所述第二Zn掺InGaN层中Zn的掺杂浓度。
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，所述第一量子阱层、所述第二量子阱层和所述第三量子阱层的生长温度均为700℃~750℃，生长压力均为100torr~150torr；
所述第一GaN层、所述第二GaN层和所述第三GaN层的生长温度均为830℃~860℃，生长压力均为100torr~150torr；
所述第一Zn掺InGaN层和所述第二Zn掺InGaN层的生长温度均为830℃~860℃，生长压力均为100torr~150torr；
所述第一BGaN层和所述第二BGaN层的生长温度均为860℃~900℃，生长压力均为100torr~150torr；
所述第一Si掺GaN层、所述第二Si掺GaN层和所述第三Si掺GaN层的生长温度均为860℃~900℃，生长压力均为100torr~150torr。
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311541165.5A CN117253948B (zh) | 2023-11-20 | 2023-11-20 | 发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311541165.5A CN117253948B (zh) | 2023-11-20 | 2023-11-20 | 发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117253948A CN117253948A (zh) | 2023-12-19 |
| CN117253948B true CN117253948B (zh) | 2024-03-08 |
Family
ID=89131792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311541165.5A Active CN117253948B (zh) | 2023-11-20 | 2023-11-20 | 发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117253948B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117497655B (zh) * | 2023-12-25 | 2024-03-22 | 江西兆驰半导体有限公司 | 发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管 |
| CN117525230B (zh) * | 2024-01-08 | 2024-03-29 | 江西兆驰半导体有限公司 | 一种Micro-LED外延结构及其制备方法 |
Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103681985A (zh) * | 2013-11-21 | 2014-03-26 | 华灿光电(苏州）有限公司 | 一种发光二极管的外延片及其制作方法 |
| KR20160014416A (ko) * | 2014-07-29 | 2016-02-11 | 서울바이오시스 주식회사 | 자외선 발광 다이오드 |
| CN105990479A (zh) * | 2015-02-11 | 2016-10-05 | 晶能光电（常州）有限公司 | 一种氮化镓基发光二极管外延结构及其制备方法 |
| CN107394018A (zh) * | 2017-08-10 | 2017-11-24 | 湘能华磊光电股份有限公司 | 一种led外延生长方法 |
| CN109904288A (zh) * | 2019-01-18 | 2019-06-18 | 华灿光电（浙江）有限公司 | 氮化镓基发光二极管外延片及其制造方法 |
| CN114695612A (zh) * | 2022-06-01 | 2022-07-01 | 江西兆驰半导体有限公司 | 一种氮化镓基发光二极管外延结构及其制备方法 |
| CN115050870A (zh) * | 2022-08-12 | 2022-09-13 | 江西兆驰半导体有限公司 | 一种GaN基发光二极管外延片及其制备方法 |
| CN115377259A (zh) * | 2022-10-26 | 2022-11-22 | 江西兆驰半导体有限公司 | 发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管 |
| CN116230821A (zh) * | 2023-02-01 | 2023-06-06 | 江西兆驰半导体有限公司 | 一种发光二极管外延片及其制备方法 |
| CN116314504A (zh) * | 2023-05-24 | 2023-06-23 | 江西兆驰半导体有限公司 | 发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管 |
| CN116581215A (zh) * | 2023-07-10 | 2023-08-11 | 江西兆驰半导体有限公司 | 发光二极管外延片及其制作方法 |
| CN116581214A (zh) * | 2023-06-02 | 2023-08-11 | 江西兆驰半导体有限公司 | 发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管 |
| CN116825918A (zh) * | 2023-08-31 | 2023-09-29 | 江西兆驰半导体有限公司 | 发光二极管外延片及其制备方法 |
| CN116825913A (zh) * | 2023-08-18 | 2023-09-29 | 江西兆驰半导体有限公司 | 一种发光二极管外延片及制备方法、led |
| CN117080326A (zh) * | 2023-08-03 | 2023-11-17 | 华灿光电(苏州）有限公司 | 改善光效的发光二极管及其制备方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7479448B2 (en) * | 2002-12-03 | 2009-01-20 | Nec Corporation | Method of manufacturing a light emitting device with a doped active layer |
| JP2007080896A (ja) * | 2005-09-12 | 2007-03-29 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体素子 |
| CN104701432A (zh) * | 2015-03-20 | 2015-06-10 | 映瑞光电科技(上海)有限公司 | GaN 基LED 外延结构及其制备方法 |
| KR20220136405A (ko) * | 2020-03-09 | 2022-10-07 | 시아먼 산안 옵토일렉트로닉스 테크놀로지 캄파니 리미티드 | 마이크로 발광다이오드의 에피택셜 구조 및 그 제조 방법 |
-
2023
- 2023-11-20 CN CN202311541165.5A patent/CN117253948B/zh active Active
Patent Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103681985A (zh) * | 2013-11-21 | 2014-03-26 | 华灿光电(苏州）有限公司 | 一种发光二极管的外延片及其制作方法 |
| KR20160014416A (ko) * | 2014-07-29 | 2016-02-11 | 서울바이오시스 주식회사 | 자외선 발광 다이오드 |
| CN105990479A (zh) * | 2015-02-11 | 2016-10-05 | 晶能光电（常州）有限公司 | 一种氮化镓基发光二极管外延结构及其制备方法 |
| CN107394018A (zh) * | 2017-08-10 | 2017-11-24 | 湘能华磊光电股份有限公司 | 一种led外延生长方法 |
| CN109904288A (zh) * | 2019-01-18 | 2019-06-18 | 华灿光电（浙江）有限公司 | 氮化镓基发光二极管外延片及其制造方法 |
| CN114695612A (zh) * | 2022-06-01 | 2022-07-01 | 江西兆驰半导体有限公司 | 一种氮化镓基发光二极管外延结构及其制备方法 |
| CN115050870A (zh) * | 2022-08-12 | 2022-09-13 | 江西兆驰半导体有限公司 | 一种GaN基发光二极管外延片及其制备方法 |
| CN115377259A (zh) * | 2022-10-26 | 2022-11-22 | 江西兆驰半导体有限公司 | 发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管 |
| CN116230821A (zh) * | 2023-02-01 | 2023-06-06 | 江西兆驰半导体有限公司 | 一种发光二极管外延片及其制备方法 |
| CN116314504A (zh) * | 2023-05-24 | 2023-06-23 | 江西兆驰半导体有限公司 | 发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管 |
| CN116581214A (zh) * | 2023-06-02 | 2023-08-11 | 江西兆驰半导体有限公司 | 发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管 |
| CN116581215A (zh) * | 2023-07-10 | 2023-08-11 | 江西兆驰半导体有限公司 | 发光二极管外延片及其制作方法 |
| CN117080326A (zh) * | 2023-08-03 | 2023-11-17 | 华灿光电(苏州）有限公司 | 改善光效的发光二极管及其制备方法 |
| CN116825913A (zh) * | 2023-08-18 | 2023-09-29 | 江西兆驰半导体有限公司 | 一种发光二极管外延片及制备方法、led |
| CN116825918A (zh) * | 2023-08-31 | 2023-09-29 | 江西兆驰半导体有限公司 | 发光二极管外延片及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117253948A (zh) | 2023-12-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN117253948B (zh) | 发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管 | |
| CN116053378B (zh) | 发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管 | |
| CN110718612B (zh) | 发光二极管外延片及其制造方法 | |
| CN115188863B (zh) | 发光二极管外延片及其制备方法 | |
| CN116581214A (zh) | 发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管 | |
| CN117239025B (zh) | GaN基绿光LED外延片及其制备方法、LED | |
| CN115775853B (zh) | 一种发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管 | |
| CN116093223B (zh) | 发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管 | |
| CN114944443B (zh) | 一种欧姆接触层、发光二极管外延片及其制备方法 | |
| CN116581217B (zh) | 发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管 | |
| CN116504895B (zh) | 发光二极管外延片及其制备方法、led | |
| CN116344695A (zh) | 发光二极管外延片及其制备方法、led | |
| CN116169216A (zh) | 发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管 | |
| CN115295693A (zh) | 一种发光二极管外延片及其制备方法 | |
| CN117253950B (zh) | 发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管 | |
| CN109346568B (zh) | 一种发光二极管外延片及其制备方法 | |
| CN109671817B (zh) | 一种发光二极管外延片及其制备方法 | |
| CN116014041B (zh) | 发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管 | |
| CN111883623A (zh) | 近紫外发光二极管外延片及其制备方法 | |
| CN116581219B (zh) | 发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管 | |
| CN117393671B (zh) | 发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管 | |
| CN116978997B (zh) | 发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管 | |
| CN117497655B (zh) | 发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管 | |
| CN116936700B (zh) | 发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管 | |
| CN117276441A (zh) | 发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |