CN117410413A - 一种led外延片及其制备方法 - 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外延片包括多阶P型电子阻挡层，具体包括依次层叠的第一阶电子阻挡层、第二阶电子阻挡层、第三阶电子阻挡层、第四阶电子阻挡层；第一阶电子阻挡层为交替层叠的AlN层和GaN层组成的超晶格结构；第二阶电子阻挡层为交替层叠的第一AlGaN层和第一Mg掺GaN层组成的超晶格结构；第三阶电子阻挡层为交替层叠的第二AlGaN层和第一Mg掺InGaN层组成的超晶格结构；第四阶电子阻挡层为交替层叠的第二Mg掺GaN层和第二Mg掺InGaN层组成的超晶格结构。该LED外延片能提高P型材料空穴注入效率和改善有源区中的电子空穴匹配度，进而提高发光效率。
Description
技术领域
本发明涉及激光二极管技术领域，尤其涉及一种LED外延片及其制备方法。
背景技术
发光二极管（Light Emitting Diode)简称LED，作为一种节能环保的新型光源，LED近年来受到了很大的关注，许多国家将LED相关的半导体照明视作一种战略技术。通过大量研发和实验，半导体照明技术取得了突飞猛进的发展，真正地实现了半导体照明的商业化，各种类型的LED被广泛应用于指示、显示、背光、投射等领域。半导体照明取得的这些成就主要得益于GaN基LED相关技术的进步，相对于其它的材料体系，无论是在效率上还是在可靠性上，GaN基LED都有着明显的优势。
对于AlGaInN材料体系来说，由于电子相比空穴具有更高的迁移率和更小的有效质量，同时电子较容易激活且具有更高的浓度，导致注入到有源区中的电子空穴浓度极其不匹配，靠近N型半导体层的量子阱几乎不发光，而电子可以轻易的注入到有源区甚至进入到P型半导体层造成电子泄漏。而且，在AlGaInN材料体系中Mg的离化率偏低，导致P型半导体材料中空穴浓度普遍较低，所以发光二极管获取高质量高空穴浓度的P型材料十分困难。此外，作为发光二极管主要功能层的电子阻挡层，除了会阻挡电子注入至P型半导体层发光之外，还会起到阻挡空穴注入至有源区的作用，进一步降低有源区中的空穴浓度，导致有源区中电子空穴浓度不匹配的问题更为严峻。因此，为了提高GaN基LED的发光效率，提高P型材料空穴注入效率和改善有源区中的电子空穴匹配度是十分必要的。
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，能够提高P型材料空穴注入效率，改善有源区中的电子空穴匹配度，进而提高GaN基LED的发光效率。
为了解决上述技术问题，本发明第一方面提供了一种LED外延片，包括衬底，还包括在所述衬底上依次层叠设置的缓冲层、N型半导体层、低温应力释放层、多量子阱发光层、多阶P型电子阻挡层、P型半导体层，
其中，所述多阶P型电子阻挡层包括依次层叠于所述多量子阱发光层的第一阶电子阻挡层、第二阶电子阻挡层、第三阶电子阻挡层、第四阶电子阻挡层；
所述第一阶电子阻挡层为交替层叠的AlN层和GaN层组成的超晶格结构；所述第二阶电子阻挡层为交替层叠的第一AlGaN层和第一Mg掺GaN层组成的超晶格结构；所述第三阶电子阻挡层为交替层叠的第二AlGaN层和第一Mg掺InGaN层组成的超晶格结构；所述第四阶电子阻挡层为交替层叠的第二Mg掺GaN层和第二Mg掺InGaN层组成的超晶格结构。
作为上述方案的改进，所述第一AlGaN层中的Al组分为0.4~0.8；所述第一Mg掺GaN层中的Mg的掺杂浓度为3×1018/cm3~8×1018/cm3；
所述第二AlGaN层中的Al组分为0.2~0.6；所述第一Mg掺InGaN层中的In组分为0.03~0.09，Mg的掺杂浓度为8×1018/cm3~1.2×1019/cm3；
所述第二Mg掺GaN层中的Mg的掺杂浓度为1.2×1019/cm3~5×1019/cm3；所述第二Mg掺InGaN层中的In组分为0.09~0.15，所述Mg的掺杂浓度为1.2×1019/cm3~5×1019/cm3。
作为上述方案的改进，所述第一AlGaN层中的Al组分≥所述第二AlGaN层中的Al组分。
作为上述方案的改进，所述第一Mg掺InGaN层中的In组分≤所述第二Mg掺InGaN层中的In组分。
作为上述方案的改进，所述第一Mg掺GaN层中的Mg的掺杂浓度≤所述第一Mg掺InGaN层中的Mg的掺杂浓度≤所述第二Mg掺GaN层中的Mg的掺杂浓度和/或所述第二Mg掺InGaN层中的Mg的掺杂浓度。
作为上述方案的改进，所述第一阶电子阻挡层的周期数为2~4；
所述第二阶电子阻挡层的周期数为2~6；
所述第三阶电子阻挡层的周期数为2~8；
所述第四阶电子阻挡层的周期数为2~10。
作为上述方案的改进，所述第一阶电子阻挡层的周期数≤所述第二阶电子阻挡层的周期数≤所述第三阶电子阻挡层的周期数≤所述第四阶电子阻挡层的周期数。
作为上述方案的改进，所述第一阶电子阻挡层中，所述AlN层的厚度为2nm~8nm，所述GaN层的厚度为2nm~8nm；
所述第二阶电子阻挡层中，所述第一AlGaN层的厚度为2nm~8nm，所述第一Mg掺GaN层的厚度为2nm~8nm；
所述第三阶电子阻挡层中，所述第二AlGaN层的厚度为2nm~8nm，所述第一Mg掺InGaN层的厚度为2nm~8nm；
所述第四阶电子阻挡层中，所述第二Mg掺GaN层的厚度为2nm~8nm，所述第二Mg掺InGaN层的厚度为2nm~8nm。
作为上述方案的改进，所述第一阶电子阻挡层的生长温度为900℃~1050℃，生长压力为20torr~300torr；
所述第二阶电子阻挡层的生长温度为900℃~1050℃，生长压力为20torr~300torr；
所述第三阶电子阻挡层的生长温度为900℃~1050℃，生长压力为20torr~300torr；
所述第四阶电子阻挡层的生长温度为900℃~1050℃，生长压力为20torr~300torr。
相应地，本发明第二方面提供了一种LED外延片的制备方法，包括：
（1）选取一所述衬底；
（2）于所述衬底上生长缓冲层、N型半导体层、低温应力释放层、多量子阱发光层、多阶P型电子阻挡层、P型半导体层；
其中，所述多阶P型电子阻挡层包括依次层叠于所述多量子阱发光层的第一阶电子阻挡层、第二阶电子阻挡层、第三阶电子阻挡层、第四阶电子阻挡层；
所述第一阶电子阻挡层为交替层叠的AlN层和GaN层组成的超晶格结构；所述第二阶电子阻挡层为交替层叠的第一AlGaN层和第一Mg掺GaN层组成的超晶格结构；所述第三阶电子阻挡层为交替层叠的第二AlGaN层和第一Mg掺InGaN层组成的超晶格结构；所述第四阶电子阻挡层为交替层叠的第二Mg掺GaN层和第二Mg掺InGaN层组成的超晶格结构。
实施本发明，具有如下有益效果：
本发明中的外延片还包括设置于多量子阱发光层和P型半导体层之间的多阶P型电子阻挡层，具体包括交替层叠的AlN层和GaN层组成的第一阶电子阻挡层、交替层叠的第一AlGaN层和第一Mg掺GaN层组成的第二阶电子阻挡层、第二AlGaN层和第一Mg掺InGaN层组成的第三阶电子阻挡层以及交替层叠的第二Mg掺GaN层和第二Mg掺InGaN层组成的第四阶电子阻挡层，通过将电子阻挡层设置为四阶多层结构，可以减弱对空穴的阻挡作用，提高空穴注入效率，同时防止电子注入到P型半导体层中造成电子泄露，改善多量子阱发光层中的电子空穴匹配度，以提高LED器件的发光效率和电光转化效率，并降低工作电压。
附图说明
图1：本发明一种LED外延片的外延结构示意图；
图2：本发明中多阶P型电子阻挡层的外延结构示意图。
附图标记：100-衬底；200-缓冲层；300-N型半导体层；400-低温应力释放层；500-多量子阱发光层；600-多阶P型电子阻挡层；610-第一阶电子阻挡层；611-AlN层；612-GaN层；620-第二阶电子阻挡层；621-第一AlGaN层；622-第一Mg掺GaN层；630-第三阶电子阻挡层；631-第二AlGaN层；632-第一Mg掺InGaN层；640-第四阶电子阻挡层；641-第二Mg掺GaN层；642-第二Mg掺InGaN层；700-P型半导体层。
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，下面将具体实施例对本发明作进一步地详细描述。
请参阅图1，本发明提供了一种LED外延片，包括衬底100，还包括在所述衬底100上依次层叠设置的缓冲层200、N型半导体层300、低温应力释放层400、多量子阱发光层500、多阶P型电子阻挡层600、P型半导体层700，
其中，请参阅图2，所述多阶P型电子阻挡层600包括依次层叠于所述多量子阱发光层500的第一阶电子阻挡层610、第二阶电子阻挡层620、第三阶电子阻挡层630、第四阶电子阻挡层640；
所述第一阶电子阻挡层610为交替层叠的AlN层611和GaN层612组成的超晶格结构。所述第二阶电子阻挡层620为交替层叠的第一AlGaN层621和第一Mg掺GaN层622组成的超晶格结构；所述第三阶电子阻挡层630为交替层叠的第二AlGaN层631和第一Mg掺InGaN层632组成的超晶格结构；所述第四阶电子阻挡层640为交替层叠的第二Mg掺GaN层641和第二Mg掺InGaN层642组成的超晶格结构。
本发明中的多阶P型电子阻挡层600为四阶多层结构，该结构的设计有利于减小多阶P型电子阻挡层600阻挡空穴注入至多量子阱发光层500的作用，可提高P型半导体层700的空穴注入效率，进而提高LED器件的发光效率。
其中，多阶P型电子阻挡层600中宽禁带的AlN、AlGaN材料主要起到阻挡电子并降低电子移动速率，防止电子注入到P型半导体层700以造成电子泄漏，而多阶P型电子阻挡层600中低禁带宽度的GaN、InGaN材料可以储备部分空穴，同时还可以减弱对空穴的阻挡作用，以提高P型半导体层700的空穴注入效率，同时，多阶P型电子阻挡层600中的GaN、InGaN材料中有掺杂Mg元素，可向多量子阱发光层500中提供部分空穴参与发光，进一步提高空穴的注入效率并改善多量子阱发光层500中的电子空穴匹配度，提高LED器件的发光强度、改善电光转化效率、降低其工作电压，以提高LED器件的发光效率。
在一些实施方式中，所述第一阶电子阻挡层610为交替层叠的AlN层611和GaN层612组成的超晶格结构，其中AlN材料和GaN材料不进行故意掺杂。所述第一阶电子阻挡层610的周期数为2~4，每个周期中所述GaN层612位于所述AlN层611的上方。所述AlN层611的厚度为2nm~8nm，示例性的厚度为2nm、2.5nm、3nm、3.5nm、4nm、4.5nm、5nm、5.5nm、6nm、6.5nm、7nm、7.5nm、8nm，但不限于此。所述GaN层612的厚度为2nm~8nm，示例性的厚度为2nm、3nm、4nm、5nm、6nm、7nm、8nm，但不限于此。所述AlN层611和所述GaN层612的厚度可以相等也可以设置为不相等。
进一步地，在生长温度为900℃~1050℃、生长压力为20torr~300torr的条件下生长所述AlN层611和所述GaN层612，示例性的生长温度为900℃、925℃、950℃、975℃、1000℃、1025℃、1050℃，但不限于此；示例性的生长压力为20torr、40torr、60torr、80torr、100torr、120torr、140torr、160torr、180torr、200torr，但不限于此，生长所述AlN层611和所述GaN层612时的生长温度以及生长压力可以相同也可以不等。
在一些实施方式中，所述第二阶电子阻挡层620为交替层叠的第一AlGaN层621和第一Mg掺GaN层622组成的超晶格结构。所述第二阶电子阻挡层620的周期数为2~6，每个周期中所述第一Mg掺GaN层622位于所述第一AlGaN层621的上方，其中，所述第一AlGaN层621中，Al组分为0.4~0.8，示例性的为0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8，但不限于此。所述第一Mg掺GaN层622中的Mg的掺杂浓度为3×1018/cm3~8×1018/cm3，示例性的掺杂浓度为3×1018/cm3、3.5×1018/cm3、4×1018/cm3、4.5×1018/cm3、5×1018/cm3、5.5×1018/cm3、6×1018/cm3、6.5×1018/cm3、7×1018/cm3、7.5×1018/cm3、8×1018/cm3，但不限于此。
进一步地，在生长温度为900℃~1050℃、生长压力为20torr~300torr的条件下生长所述第一AlGaN层621和所述第一Mg掺GaN层622，生长所述第一AlGaN层621和所述第一Mg掺GaN层622时的生长温度以及生长压力可以相同也可以不等。所述第一AlGaN层621的厚度为2nm~8nm，所述第一Mg掺GaN层622的厚度为2nm~8nm。
在一些实施方式中，所述第三阶电子阻挡层630为交替层叠的第二AlGaN层631和第一Mg掺InGaN层632组成的超晶格结构。所述第三阶电子阻挡层630的周期数为2~8，每个周期中所述第一Mg掺InGaN层632位于所述第二AlGaN层631的上方，其中，所述第二AlGaN层631中，Al组分为0.2~0.6，示例性的为0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6，但不限于此。第一Mg掺InGaN层632中，In组分为0.03~0.09，示例性的为0.03、0.035、0.04、0.045、0.05、0.055、0.06、0.065、0.07、0.075、0.08、0.085、0.09，但不限于此；Mg的掺杂浓度为8×1018/cm3~1.2×1019/cm3，示例性的掺杂浓度为8×1018/cm3、8.2×1018/cm3、8.4×1018/cm3、8.6×1018/cm3、8.8×1018/cm3、9×1018/cm3、9.2×1018/cm3、9.4×1018/cm3、9.6×1018/cm3、9.8×1018/cm3、1×1019/cm3、1.2×1019/cm3，但不限于此。
进一步地，在生长温度为900℃~1050℃、生长压力为20torr~300torr的条件下生长所述第二AlGaN层631和所述第一Mg掺InGaN层632，生长第二AlGaN层631和所述第一Mg掺InGaN层632时的生长温度以及生长压力可以相同也可以不等。所述第二AlGaN层631的厚度为2nm~8nm，所述第一Mg掺InGaN层632的厚度为2nm~8nm。
在一些实施方式中，所述第四阶电子阻挡层640为交替层叠的第二Mg掺GaN层641和第二Mg掺InGaN层642组成的超晶格结构。所述第四阶电子阻挡层640的周期数为2~10，每个周期中所述第二Mg掺InGaN层642位于所述第二Mg掺GaN层641的上方，其中，所述第二Mg掺GaN层641中，Mg的掺杂浓度为1.2×1019/cm3~5×1019/cm3，示例性的掺杂浓度为1.2×1019/cm3、1.5×1019/cm3、2×1019/cm3、2.5×1019/cm3、3×1019/cm3、3.5×1019/cm3、4×1019/cm3、4.5×1019/cm3、5×1019/cm3，但不限于此。所述第二Mg掺InGaN层642中，In组分为0.09~0.15，示例性的为0.09、0.1、0.11、0.12、0.13、0.14、0.15，但不限于此；Mg的掺杂浓度为1.2×1019/cm3~5×1019/cm3，示例性的掺杂浓度为1.2×1019/cm3、1.5×1019/cm3、2×1019/cm3、2.5×1019/cm3、3×1019/cm3、3.5×1019/cm3、4×1019/cm3、4.5×1019/cm3、5×1019/cm3，但不限于此，所述第二Mg掺GaN层641中Mg的掺杂浓度与所述第二Mg掺InGaN层642中的Mg掺杂浓度可以相等，也可以不等。
进一步地，在生长温度为900℃~1050℃、生长压力为20torr~300torr的条件下生长所述第二Mg掺GaN层641和第二Mg掺InGaN层642，生长第二Mg掺GaN层641和第二Mg掺InGaN层642时的生长温度以及生长压力可以相同也可以不等。所述第二Mg掺GaN层641的厚度为2nm~8nm，所述第二Mg掺InGaN层642的厚度为2nm~8nm。
优选地，所述第一AlGaN层621中的Al组分≥所述第二AlGaN层631中的Al组分；更佳地，设置Al组分从所述第一阶电子阻挡层610至所述第四阶电子阻挡层640呈现递减的趋势，使所述第一AlGaN层621中的Al组分＞所述第二AlGaN层631中的Al组分。
优选地，所述第一Mg掺InGaN层632中的In组分≤所述第二Mg掺InGaN层642中的In组分；更佳地，设置In组分从所述第一阶电子阻挡层610至所述第四阶电子阻挡层640呈现递增的趋势，使所述第一Mg掺InGaN层632中的In组分＜所述第二Mg掺InGaN层642中的In组分。In组分的逐渐增加，会改善Mg的离化率，产生极化电场，使空穴获得能量而形成空穴加速电场，增加通过电子阻挡层的几率，进而增加空穴的储存和空穴注入效率，提高LED的内量子效率。
Al原子尺寸相对小，和NH3反应生成Al-N具有宽的能带间隙，对电子空穴的阻挡作用最强，同理，In原子尺寸相对大，和NH3反应生成能带间隙小的In-N，对电子空穴的作用最弱，而电子阻挡层主要功能作用就是为了阻挡电子进入到P型半导体层造成电子泄漏，但不可避免的也会起到阻挡空穴注入至有源区的作用，因此靠近多量子阱计为Al组分递减的宽带隙材料，以增强阻挡电子的作用，靠近P型半导体层设计为In组分递增的能带间隙小的半导体材料，以减弱阻挡空穴注入的作用，同时，由于In原子尺寸相对大，In组分越高的InGaN材料越有利于Mg掺杂并入晶格，提高Mg掺杂能够增强P型材料的空穴注入效果。
优选地，所述第一Mg掺GaN层622中的Mg的掺杂浓度≤所述第一Mg掺InGaN层632中的Mg的掺杂浓度≤所述第二Mg掺GaN层641中的Mg的掺杂浓度和/或所述第二Mg掺InGaN层642中的Mg的掺杂浓度；更佳地，设置Mg的掺杂浓度从所述第一阶电子阻挡层610至所述第四阶电子阻挡层640呈现递增的趋势，使所述第一Mg掺GaN层622中的Mg的掺杂浓度＜所述第一Mg掺InGaN层632中的Mg的掺杂浓度＜所述第二Mg掺GaN层641中的Mg的掺杂浓度和/或所述第二Mg掺InGaN层642中的Mg的掺杂浓度。本发明电子阻挡层超晶格材料设计为Al组分递减、In组分递增的结构，由于In原子尺寸相对大，In组分越高的InGaN材料越有利于Mg掺杂并入晶格，提高Mg掺杂能够增强P型材料的空穴注入效果。
优选地，所述第一阶电子阻挡层610的周期数≤所述第二阶电子阻挡层620的周期数≤所述第三阶电子阻挡层630的周期数≤所述第四阶电子阻挡层640的周期数；更佳地，设置交替层叠的周期数从所述第一阶电子阻挡层610至所述第四阶电子阻挡层640呈现递增的趋势，使所述第一阶电子阻挡层610的周期数＜所述第二阶电子阻挡层620的周期数＜所述第三阶电子阻挡层630的周期数＜所述第四阶电子阻挡层640的周期数。本发明靠近多量子阱的电子阻挡层超晶格材料设计为周期数相对更多的宽带隙材料，以增强阻挡电子的作用，靠近P型半导体层的电子阻挡层超晶格材料设计为周期数相对更少的能带间隙小的半导体材料，以减弱阻挡空穴注入的作用。
需要说明的是，本发明中，高纯NH3作为N源，三甲基镓（TMGa）或三乙基镓（TEGa）作为镓源，三甲基铟（TMIn）作为铟源，三甲基铝（TMAl）作为铝源，硅烷（SiH4）作为N型掺杂剂中的Si源，二茂镁（CP2Mg）作为掺杂剂Mg源进行外延生长。
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LED外延片，包括衬底100，所述衬底100上依次层叠设置有缓冲层200、N型半导体层300、低温应力释放层400、多量子阱发光层500、多阶P型电子阻挡层600、P型半导体层700，其中，所述多阶P型电子阻挡层600包括依次层叠于所述多量子阱发光层500的第一阶电子阻挡层610、第二阶电子阻挡层620、第三阶电子阻挡层630、第四阶电子阻挡层640；
所述第一阶电子阻挡层610为交替层叠的AlN层611和GaN层612组成的超晶格结构，在生长温度为950℃、生长压力为100torr的条件下生长，所述AlN层611的厚度为4nm，所述GaN层612的厚度为3nm，周期数为3，总厚度为21nm。
所述第二阶电子阻挡层620为交替层叠的第一AlGaN层621和第一Mg掺GaN层622组成的超晶格结构，所述第一AlGaN层621中，Al组分为0.4，所述第一Mg掺GaN层622中的Mg的掺杂浓度为3×1018/cm3。在生长温度为950℃、生长压力为100torr的条件下生长，所述第一AlGaN层621的厚度为2nm，所述第一Mg掺GaN层622的厚度为3nm，周期数为4，总厚度为20nm。
所述第三阶电子阻挡层630为交替层叠的第二AlGaN层631和第一Mg掺InGaN层632组成的超晶格结构，所述第二AlGaN层631中，Al组分为0.2，所述第一Mg掺InGaN层632中In组分为0.03，Mg的掺杂浓度为8×1018/cm3。在生长温度为950℃、生长压力为100torr的条件下生长，所述第二AlGaN层631的厚度为3nm，所述第一Mg掺InGaN层632的厚度为3nm，周期数为5，总厚度为30nm。
所述第四阶电子阻挡层640为交替层叠的第二Mg掺GaN层641和第二Mg掺InGaN层642组成的超晶格结构，所述第二Mg掺GaN层641中Mg的掺杂浓度为1.2×1019/cm3，所述第二Mg掺InGaN层642中，In组分为0.09，Mg的掺杂浓度为1.2×1019/cm3。在生长温度为950℃、生长压力为100torr的条件下生长，所述第二Mg掺GaN层641的厚度为2nm，所述第二Mg掺InGaN层642的厚度为2nm，周期数为7，总厚度为28nm。
实施例2
本实施例提供一种LED外延片，与实施例1基本相同，不同之处在于：
所述AlN层611的厚度为3nm，所述GaN层612的厚度为6nm，周期数为4，总厚度为40nm；
所述第一AlGaN层621的厚度为5nm，所述第一Mg掺GaN层622的厚度为5nm，周期数为6，总厚度为60nm。
所述第二AlGaN层631的厚度为4nm，所述第一Mg掺InGaN层632的厚度为6nm，周期数为7，总厚度为70nm。
所述第二Mg掺GaN层641的厚度为3nm，所述第二Mg掺InGaN层642的厚度为5nm，周期数为9，总厚度为72nm。
实施例3
本实施例提供一种LED外延片，与实施例1基本相同，不同之处在于：
所述第一AlGaN层621中，Al组分为0.8，所述第一Mg掺GaN层622中的Mg的掺杂浓度为8×1018/cm3；
所述第二AlGaN层631中，Al组分为0.6，所述第一Mg掺InGaN层632中In组分为0.09，Mg的掺杂浓度为1.2×1019/cm3；
所述第二Mg掺GaN层641中Mg的掺杂浓度为5×1019/cm3，所述第二Mg掺InGaN层642中，In组分为0.015，Mg的掺杂浓度为5×1019/cm3。
实施例4
本实施例提供一种LED外延片，与实施例1基本相同，不同之处在于：
所述第一AlGaN层621中，Al组分为0.5，所述第一Mg掺GaN层622中的Mg的掺杂浓度为8×1018/cm3；
所述第二AlGaN层631中，Al组分为0.5，所述第一Mg掺InGaN层632中In组分为0.09，Mg的掺杂浓度为1.2×1019/cm3；
所述第二Mg掺GaN层641中Mg的掺杂浓度为5×1019/cm3，所述第二Mg掺InGaN层642中，In组分为0.09，Mg的掺杂浓度为5×1019/cm3。
对比例1
本对比例提供一种LED外延片，与实施例1基本相同，不同之处在于：
所述多阶P型电子阻挡层600包括依次层叠于所述多量子阱发光层500的第一阶电子阻挡层610、第二阶电子阻挡层620、第三阶电子阻挡层630。
对比例2
本对比例提供一种LED外延片，与实施例1基本相同，不同之处在于：
所述多阶P型电子阻挡层600包括依次层叠于所述多量子阱发光层500的第一阶电子阻挡层610、第二阶电子阻挡层620、第四阶电子阻挡层640。
对比例3
本对比例提供一种LED外延片，与实施例1基本相同，不同之处在于：
所述多阶P型电子阻挡层600包括依次层叠于所述多量子阱发光层500的第一阶电子阻挡层610、第三阶电子阻挡层630、第四阶电子阻挡层640。
对比例4
本对比例提供一种LED外延片，与实施例1基本相同，不同之处在于：
所述多阶P型电子阻挡层600包括依次层叠于所述多量子阱发光层500的第二阶电子阻挡层620、第三阶电子阻挡层630、第四阶电子阻挡层640。
性能测试：
将实施例1-4及对比例1-4所得外延片使用相同芯片工艺条件制备成10mil*24mil芯片，分别抽取300颗LED芯片，在120mA/60mA电流下测试芯片的发光亮度、工作电压以及光电转化效率，测试结果如下表所示。
表1 实施例1-4和对比例1-4的测试结果
由上述实验数据可知，对多阶P型电子阻挡层的结构和工艺设计，即多阶P型电子阻挡层的材料为四阶多层结构，具体地，第一阶电子阻挡层为交替层叠的AlN层和GaN层组成的超晶格结构，第二阶电子阻挡层为交替层叠的第一AlGaN层和第一Mg掺GaN层组成的超晶格结构，第三阶电子阻挡层为交替层叠的第二AlGaN层和第一Mg掺InGaN层组成的超晶格结构，第四阶电子阻挡层为交替层叠的第二Mg掺GaN层和第二Mg掺InGaN层组成的超晶格结构，该结构的设计有利于减小电子阻挡层阻挡空穴注入至有源区的作用，可提高P型半导体层的空穴注入效率和电光转化效率，并降低工作电压。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种LED外延片，包括衬底，其特征在于，还包括在所述衬底上依次层叠设置的缓冲层、N型半导体层、低温应力释放层、多量子阱发光层、多阶P型电子阻挡层、P型半导体层，
其中，所述多阶P型电子阻挡层包括依次层叠于所述多量子阱发光层的第一阶电子阻挡层、第二阶电子阻挡层、第三阶电子阻挡层、第四阶电子阻挡层；
所述第一阶电子阻挡层为交替层叠的AlN层和GaN层组成的超晶格结构；所述第二阶电子阻挡层为交替层叠的第一AlGaN层和第一Mg掺GaN层组成的超晶格结构；所述第三阶电子阻挡层为交替层叠的第二AlGaN层和第一Mg掺InGaN层组成的超晶格结构；所述第四阶电子阻挡层为交替层叠的第二Mg掺GaN层和第二Mg掺InGaN层组成的超晶格结构。
2.如权利要求1所述的LED外延片，其特征在于，所述第一AlGaN层中的Al组分为0.4~0.8；所述第一Mg掺GaN层中的Mg的掺杂浓度为3×1018/cm3~8×1018/cm3；
所述第二AlGaN层中的Al组分为0.2~0.6；所述第一Mg掺InGaN层中的In组分为0.03~0.09，Mg的掺杂浓度为8×1018/cm3~1.2×1019/cm3；
所述第二Mg掺GaN层中的Mg的掺杂浓度为1.2×1019/cm3~5×1019/cm3；所述第二Mg掺InGaN层中的In组分为0.09~0.15，所述Mg的掺杂浓度为1.2×1019/cm3~5×1019/cm3。
3.如权利要求2所述的LED外延片，其特征在于，所述第一AlGaN层中的Al组分≥所述第二AlGaN层中的Al组分。
4.如权利要求2所述的LED外延片，其特征在于，所述第一Mg掺InGaN层中的In组分≤所述第二Mg掺InGaN层中的In组分。
5.如权利要求2所述的LED外延片，其特征在于，所述第一Mg掺GaN层中的Mg的掺杂浓度≤所述第一Mg掺InGaN层中的Mg的掺杂浓度≤所述第二Mg掺GaN层中的Mg的掺杂浓度和/或所述第二Mg掺InGaN层中的Mg的掺杂浓度。
6.如权利要求1所述的LED外延片，其特征在于，所述第一阶电子阻挡层的周期数为2~4；
所述第二阶电子阻挡层的周期数为2~6；
所述第三阶电子阻挡层的周期数为2~8；
所述第四阶电子阻挡层的周期数为2~10。
7.如权利要求6所述的LED外延片，其特征在于，所述第一阶电子阻挡层的周期数≤所述第二阶电子阻挡层的周期数≤所述第三阶电子阻挡层的周期数≤所述第四阶电子阻挡层的周期数。
8.如权利要求1所述的LED外延片，其特征在于，所述第一阶电子阻挡层中，所述AlN层的厚度为2nm~8nm，所述GaN层的厚度为2nm~8nm；
所述第二阶电子阻挡层中，所述第一AlGaN层的厚度为2nm~8nm，所述第一Mg掺GaN层的厚度为2nm~8nm；
所述第三阶电子阻挡层中，所述第二AlGaN层的厚度为2nm~8nm，所述第一Mg掺InGaN层的厚度为2nm~8nm；
所述第四阶电子阻挡层中，所述第二Mg掺GaN层的厚度为2nm~8nm，所述第二Mg掺InGaN层的厚度为2nm~8nm。
9.如权利要求1所述的LED外延片，其特征在于，所述第一阶电子阻挡层的生长温度为900℃~1050℃，生长压力为20torr~300torr；
所述第二阶电子阻挡层的生长温度为900℃~1050℃，生长压力为20torr~300torr；
所述第三阶电子阻挡层的生长温度为900℃~1050℃，生长压力为20torr~300torr；
所述第四阶电子阻挡层的生长温度为900℃~1050℃，生长压力为20torr~300torr。
10.一种权利要求1~9任一项所述的LED外延片的制备方法，其特征在于，包括：
（1）选取一所述衬底；
（2）于所述衬底上生长缓冲层、N型半导体层、低温应力释放层、多量子阱发光层、多阶P型电子阻挡层、P型半导体层；
其中，所述多阶P型电子阻挡层包括依次层叠于所述多量子阱发光层的第一阶电子阻挡层、第二阶电子阻挡层、第三阶电子阻挡层、第四阶电子阻挡层；
所述第一阶电子阻挡层为交替层叠的AlN层和GaN层组成的超晶格结构；所述第二阶电子阻挡层为交替层叠的第一AlGaN层和第一Mg掺GaN层组成的超晶格结构；所述第三阶电子阻挡层为交替层叠的第二AlGaN层和第一Mg掺InGaN层组成的超晶格结构；所述第四阶电子阻挡层为交替层叠的第二Mg掺GaN层和第二Mg掺InGaN层组成的超晶格结构。
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