CN117476827B - 一种低接触电阻的发光二极管的外延片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低接触电阻的发光二极管的外延片及其制备方法，包括衬底，在所述衬底上依次层叠设置的缓冲层、非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层和复合P型接触层，其中，所述复合P型接触层包含依次设置于所述P型GaN层上的P‑AlGaN层、非掺AlGaN层、N‑GaN层和石墨烯层。实施本发明，利于降低发光二极管与电极的接触电阻，提高发光二极管的出光效率，提升发光二极管的发光效率。
Description
技术领域
本发明涉及激光二极管技术领域，尤其涉及一种低接触电阻的发光二极管的外延片及其制备方法。
背景技术
以GaN为代表的氮化物是一种新型宽禁带半导体材料，在光电子器件领域，其作为一种蓝光发光二极管LED的光电材料推动了氮化物半导体的发展。AlGaN、InAlN等三元合金氮化物半导体由于其合金比例可以人为调控，使得材料的禁带宽度在1.97eV～6.03eV范围内进行改变，这极大程度上丰富了以GaN为代表的氮化物作为一种新型宽禁带半导体材料的应用领域，如紫外/深紫外固态光源、短波长光电探测器、太赫兹光源等。
发光二极管的外延层与芯片电极的功函数相差较大，因此通常沉积一层P型接触层以此来改善与电极功函数相近，提高P型接触层与电极的欧姆接触，降低接触电阻，降低发光二极管的工作电压。为了与电极形成良好的欧姆接触，P型接触层通常采用重掺杂Mg，但是由于Mg的自补偿效应，其活化Mg的浓度较低，导致欧姆接触较差，接触电阻升高，另外由于Mg的禁带宽度较低，较容易吸收LED发出的光，导致发光二极管出光效率下降。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种低接触电阻的发光二极管的外延片，利于降低发光二极管与电极的接触电阻，提高发光二极管的出光效率，提升发光二极管的发光效率。
为了解决上述技术问题，本发明第一方面提供了一种低接触电阻的发光二极管的外延片，包括衬底，还包括在所述衬底上依次层叠设置的缓冲层、非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层和复合P型接触层，其中，
所述复合P型接触层包含依次设置于所述P型GaN层上的P-AlGaN层、非掺AlGaN层、N-GaN层和石墨烯层。
作为上述方案的改进，所述P-AlGaN层中Al组分占比为0.01~0.3，Mg的掺杂浓度为1×1018~1×1020atoms/cm3，厚度为10~100nm；
所述非掺AlGaN层中Al组分占比为0.3~0.6，厚度为1~10nm；
所述N-GaN层中的Si的掺杂浓度为1×1018~1×1020atoms/cm3，厚度为50~500nm；
所述石墨烯层的厚度为1~10nm。
作为上述方案的改进，所述P-AlGaN层中Al组分占比小于所述非掺AlGaN层中Al组分占比。
作为上述方案的改进，所述P-AlGaN层中Al组分随着所述外延片的生长方向呈递增变化。
作为上述方案的改进，所述非掺AlGaN层生长完成后进行氮化处理，氮化处理压力为50~500torr，温度为1000~1200℃。
作为上述方案的改进，所述P-AlGaN层的生长气氛为N2、H2和NH3，N2、H2和NH3的体积比为1：（1~10）：（1~5）；
所述P-AlGaN层的生长温度为850~1050℃，生长压力为50~500torr。
作为上述方案的改进，所述非掺AlGaN层的生长气氛为N2、H2和NH3，N2、H2和NH3的体积比为1：（1~10）：（1~5）；
所述非掺AlGaN层的生长温度为850~1050℃，生长压力为50~500torr。
作为上述方案的改进，所述N-GaN层的生长气氛为N2、H2和NH3，N2、H2和NH3的体积比为1：（1~20）：（1~10）；
所述N-GaN层的生长温度为1000~1200℃，生长压力为50~500torr。
作为上述方案的改进，所述石墨烯层的生长气氛为CH4和H2，CH4和H2的体积比为1：1~1：20；
射频功率为15~22W，腔体压力为50~100torr，生长温度为800~1000℃。
相应地，本发明第二方面还提供了一种低接触电阻的发光二极管的外延片的制备方法的制备方法，包括：
（1）提供一衬底；
（2）于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、电子阻挡层、P型GaN层和复合P型接触层；其中，
所述复合P型接触层包含依次设置于所述P型GaN层上的P-AlGaN层、非掺AlGaN层、N-GaN层和石墨烯层。
实施本发明，具有如下有益效果：
本发明中，在P型GaN层后设置复合P型接触层，复合P型接触层包含P-AlGaN层、非掺AlGaN层、N-GaN层和石墨烯层，可以降低发光二极管与电极的接触电阻，降低发光二极管的工作电压，同时减少掺杂Mg的吸光问题，提高发光二极管的出光效率和发光亮度，进而提升发光二极管的发光效率。
附图说明
图1：本发明实施例中低接触电阻的发光二极管的外延片的示意图；
图2：本发明实施例中复合P型接触层的结构示意图；
图3：本发明实施例中低接触电阻的发光二极管的外延片的制备方法的流程图。
附图标记：100-衬底；200-缓冲层；300-非掺杂GaN层；400-N型GaN层；500-多量子阱层；600-电子阻挡层；700-P型GaN层；800-复合P型接触层；810-P-AlGaN层；820-非掺AlGaN层；830-N-GaN层；840-石墨烯层。
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。
为解决上述问题，请参阅图1和图2，本发明提供了一种低接触电阻的发光二极管的外延片，包括：衬底100，在所述衬底100上依次层叠设置的缓冲层200、非掺杂GaN层300、N型GaN层400、多量子阱层500、电子阻挡层600、P型GaN层700和复合P型接触层800，其中，
所述复合P型接触层800包含依次设置于所述P型GaN层700上的P-AlGaN层810、非掺AlGaN层820、N-GaN层830和石墨烯层840。P-AlGaN层810、非掺AlGaN层820和N-GaN层830组成隧穿结，降低了发光二极管的串联电阻，再与石墨烯结合，相互配合，提高外延片的导电性能，有效扩展电流，更进一步降低接触电阻。
其中，P-AlGaN层810与P型GaN层700之间存在晶格失配现象，通过掺杂P型掺杂可以提高P-AlGaN层810与N-GaN层830的电场，提高电子的隧穿效应；非掺AlGaN层820可以作为电子的隧穿通道，降低发光二极管与电极的接触电阻；而N-GaN层830则可以与非掺AlGaN层820产生极化作用，形成二维电子气，通过Si掺杂实现GaN层的N型掺杂，费米能级处于简并态，和功函数相差不大的金属能带接触后达到热平衡状态，能带弯曲程度非常小，势垒高度和宽度非常小，电子可以轻易越过势垒或直接通过隧穿效应穿过半导体而不需要任何外界能量，达到降低发光二极管与电极的接触电阻的目的，进而降低发光二极管的工作电压，提升发光二极管的发光效率。
优选地，所述P-AlGaN层810中Al组分占比为0.01~0.3，示例性的为0.01、0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3，但不限于此。Mg的掺杂浓度为1×1018~1×1020atoms/cm3，示例性的掺杂浓度为1×1018atoms/cm3、3×1018atoms/cm3、5×1018atoms/cm3、7×1018atoms/cm3、9×1018atoms/cm3、1×1019atoms/cm3、3×1019atoms/cm3、5×1019atoms/cm3、7×1019atoms/cm3、9×1019atoms/cm3、1×1020atoms/cm3，但不限于此。
进一步优选地，所述P-AlGaN层810中Al组分随着所述外延片的生长方向呈递增变化，所述Al组分随着所述外延片的生长方向从0.01逐渐增加至0.3；更佳地，所述Al组分随着所述外延片的生长方向从0.05逐渐增加至0.3。所述P-AlGaN层810的Al组分逐渐增加，加深了与P型GaN层700的晶格失配，进一步提高了电子的隧穿效应。
进一步地，所述P-AlGaN层810的厚度为10~100nm，示例性的厚度为10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm，但不限于此。
优选地，所述非掺AlGaN层820中Al组分占比为0.3~0.6，示例性的为0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6，但不限于此。进一步优选地，所述P-AlGaN层中Al组分占比小于所述非掺AlGaN层中Al组分占比，利于形成较大的极化差，从而提高载流子浓度，进一步降低欧姆接触电阻。
进一步地，所述非掺AlGaN层820的厚度为1~10nm，示例性的为1nm、2nm、3nm、4nm、5nm、6nm、7nm、8nm、9nm、10nm，但不限于此。所述非掺AlGaN层820不掺杂Mg，可以减少Mg杂质的吸光，提高LED的出光。
优选地，所述N-GaN层830中的Si的掺杂浓度为1×1018~1×1020atoms/cm3，示例性的为1×1018atoms/cm3、3×1018atoms/cm3、5×1018atoms/cm3、7×1018atoms/cm3、9×1018atoms/cm3、1×1019atoms/cm3、3×1019atoms/cm3、5×1019atoms/cm3、7×1019atoms/cm3、9×1019atoms/cm3、1×1020atoms/cm3，但不限于此。所述N-GaN层830的厚度为50~500nm，示例性的为50nm、100nm、150nm、200nm、250nm、300nm、350nm、400nm、450nm、500nm，但不限于此。适宜的Si掺杂浓度和厚度能够促进N-GaN层830与非掺AlGaN层820的极化作用，进一步增加电子注入效率，有效提高电子浓度，更大程度地降低接触电阻和工作电压。
优选地，所述石墨烯层840的厚度为1~10nm，示例性的为1nm、2nm、3nm、4nm、5nm、6nm、7nm、8nm、9nm、10nm，但不限于此。石墨烯是二维蜂窝状的晶格结构，具有优秀导电性能，在复合P型接触层800中设置石墨烯层840可以有效地扩展电流，并且降低接触电阻。
相应地，请参阅图3，本发明还提供了一种高光效的发光二极管外延片的制备方法，包括：
（1）提供一衬底100；
（2）于所述衬底100上依次生长缓冲层200、非掺杂GaN层300、N型GaN层400、多量子阱层500、电子阻挡层600、P型GaN层700和复合P型接触层800。
具体地，本发明中的高光效的发光二极管外延片的制备方法，包括：
S01、提供一衬底100
优选地，所述衬底100可选用蓝宝石衬底、SiO2蓝宝石复合衬底、硅衬底、碳化硅衬底、氮化镓衬底、氧化锌衬底中的一种。
更佳地，所述衬底100选用蓝宝石衬底，蓝宝石是目前最常用的GaN基LED衬底材料，蓝宝石衬底具有制备工艺成熟、价格较低、易于清洗和处理，高温下有很好的稳定性。
S02、于所述衬底100上沉积缓冲层200
优选地，所述缓冲层200为AlN缓冲层，采用AlN缓冲层提供了与所述衬底100取向相同的成核中心，释放了所述非掺杂GaN层300和所述衬底100之间的晶格失配产生的应力以及热膨胀系数失配所产生的热应力，为进一步生长提供了平整的成核表面，减少其成核生长的接触角使岛状生长的GaN晶粒在较小的厚度内能连成面，转变为二维外延生长。
进一步地，所述缓冲层200的厚度为10~50nm，更佳的为10~20nm。
在一些优选的实施方式中，在所述缓冲层200上生长所述非掺杂GaN层300时，需要对已生长所述缓冲层200的所述衬底100进行预处理。具体包括：将已生长所述缓冲层200的所述衬底100转入MOCVD中，以高纯H2和/或高纯N2为载气，在1000～1200℃下预处理1~10min，随后再对蓝宝石衬底100进行氮化处理，可以提升所述缓冲层200的晶体质量，并且可以有效提高后续沉积所述非掺GaN层的晶体质量。
S03、于所述缓冲层200上沉积非掺杂GaN层300
所述非掺杂GaN层300的生长温度为1050℃~1200℃，生长压力为100~600torr，所述非掺杂GaN层300的生长温度较高，生长压力较低，制备得到GaN的晶体质量较优。
进一步地，所述非掺杂GaN层300的厚度为1~5μm，随着厚度的增加，压应力会通过堆垛层错释放，线缺陷减少，晶体质量提高，反向漏电降低，但对Ga源材料的消耗较大，大大提高了LED的外延成本，更佳的厚度为2~3μm，不仅节约生产成本，而且GaN材料又具有较高的晶体质量。
S04、于所述非掺杂GaN层300上沉积N型GaN层400
优选地，所述N型GaN层400中，Si掺杂浓度为1×1019~1×1020atoms/cm3。所述N型GaN层400为LED发光提供充足电子，N型GaN层400的电阻率要比P型GaN层700上的透明电极的电阻率高，因此足够的Si掺杂，可以有效地降低N型GaN层400的电阻率，最后N型GaN层400足够的厚度可以有效释放应力，提升发光二极管的发光效率。
进一步地，所述N型GaN层400的生长温度为1050℃~1200℃，生长压力100~600torr，厚度为2~3μm。
S05、于所述N型GaN层400上沉积多量子阱层500
优选地，所述多量子阱层500包含交替堆叠的InGaN量子阱层和AlGaN量子垒层，周期数为5~20，其中，所述InGaN量子阱层中In组分占比为0.1~0.2，厚度为2~5nm，所述AlGaN量子垒层中Al组分占比为0.01~0.1，厚度为5~15nm。所述多量子阱层500为电子和空穴复合的区域，合理的结构设计可以显著增加电子和空穴波函数交叠程度，从而提高LED器件发光效率。
进一步地，所述InGaN量子阱层的生长温度为790~810℃，生长压力50~300torr；所述AlGaN量子垒层的生长温度为800~900℃，生长压力为50~300torr。
S06、于所述多量子阱层500上沉积电子阻挡层600
优选地，所述电子阻挡层600为AlInGaN层，其中Al组分占比为0.01~0.1，In组分占比为0.01~0.2；所述电子阻挡层600的厚度为10~40nm，生长温度为900~1000℃，生长压力为100~300torr，既可以有效地限制电子溢流，也可以减少对空穴的阻挡，提升空穴向量子阱的注入效率，减少载流子俄歇复合，进而提高发光二极管的发光效率。
S07、于所述电子阻挡层600上沉积P型GaN层700
优选地，所述P型GaN层700中Mg的掺杂浓度为1×1019~1×1021atoms/cm3，Mg掺杂浓度过高会破坏晶体质量，而掺杂浓度较低则会影响空穴浓度。
进一步地，所述P型GaN层700的生长温度为900~1050℃，生长压力为100~600torr，厚度为10~50nm。
S08、于所述P型GaN层700上沉积复合P型接触层800
所述复合P型接触层800包含P-AlGaN层810、非掺AlGaN层820、N-GaN层830和石墨烯层840。
优选地，所述P-AlGaN层810的生长气氛为N2、H2和NH3，其中N2、H2和NH3的体积比为1：（1~10）：（1~5），示例性的为，1：6：2、1：8：3、1：10：3、1：8：5，但不限于此，更佳为1：（5~7）：（2~4）。所述P-AlGaN层810的生长温度为850~1050℃，示例性的温度为850℃、870℃、890℃、910℃、930℃、950℃、970℃、990℃、1010℃、1030℃、1050℃，但不限于此；生长压力为50~500torr，示例性的压力为50torr、100torr、150torr、200torr、250torr、300torr、350torr、400torr、450torr、500torr，但不限于此。
优选地，所述非掺AlGaN层820的生长气氛为N2、H2和NH3，其中N2、H2和NH3的体积比为1：（1~10）：（1~5），示例性的为，1：6：2、1：8：3、1：10：3、1：8：5，但不限于此，更佳为1：（5~7）：（2~4），所述非掺AlGaN层820的生长温度为850~1050℃，生长压力为50~500torr。
进一步地，所述非掺AlGaN层820生长完成后进行氮化处理，氮化处理压力为50~500torr，温度为1000~1200℃，示例性的温度为1000℃、1020℃、1040℃、1060℃、1080℃、1100℃、1120℃、1140℃、1160℃、1180℃、1200℃，但不限于此。具体可以通过通入NH3进行氮化处理，形成氮极性面，利于后期N-GaN层830的生长。
优选地，所述N-GaN层830的生长气氛为N2、H2和NH3，其中N2、H2和NH3的体积比为1：（1~20）：（1~10），示例性的为1：10：5、1：8：5、1：18：6、1：14：3、1：10：5，但不限于此，更佳为1：（14~16）：（9~10）。
进一步地，所述N-GaN层830的生长温度为1000~1200℃，示例性的温度为1000℃、1020℃、1040℃、1060℃、1080℃、1100℃、1120℃、1140℃、1160℃、1180℃、1200℃，但不限于此；生长压力为50~500torr。
优选地，采用PECVD技术在CH4和H2的生长气氛中进行所述石墨烯层840的沉积，其中，CH4和H2的体积比为1：1~1：20，示例性的为1：1、1：3、1：5、1：7、1：9、1：11、1：13、1：15、1：17、1：19、1：20，但不限于此。
进一步地，射频功率为15~22W，示例性的射频功率为15W、16W、17W、18W、19W、20W、21W、22W，但不限于此，腔体压力为50~100torr，示例性的腔体压力为50torr、55torr、60torr、65torr、70torr、75torr、80torr、85torr、90torr、95torr、100torr，但不限于此，生长温度为800~1000℃，示例性的为800℃、850℃、900℃、950℃、1000℃，但不限于此。
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
本实施例提供一种低接触电阻的发光二极管的外延片，从下至上依次包括：衬底100、缓冲层200、非掺杂GaN层300、N型GaN层400、多量子阱层500、电子阻挡层600、P型GaN层700和复合P型接触层800，其中，
所述复合P型接触层800包含依次设置于所述P型GaN层700上的P-AlGaN层810、非掺AlGaN层820、N-GaN层830和石墨烯层840；
其由以下制备方法得到：
S01、在衬底100上沉积缓冲层200
采用物理气相沉积（PVD）技术，在蓝宝石衬底100上沉积AlN缓冲层200，厚度为15nm。
S02、对沉积缓冲层200的衬底100进行预处理
将已沉积完AlN缓冲层200的蓝宝石衬底100转入MOCVD（中微A7 MOCVD）中，以高纯N2为载气，在1100℃下预处理4min，随后再对蓝宝石衬底100进行氮化处理。
S03、在缓冲层200上沉积非掺杂GaN层300
生长温度为1100℃，生长压力为150torr，生长厚度为2.5μm。
S04、在非掺杂GaN层300上沉积N型GaN层400
Si掺杂浓度为2.5×1019atoms/cm3，生长温度为1120℃，生长压力为100torr，生长厚度为2.5μm。
S05、在N型GaN层400上沉积多量子阱层500
多量子阱层500为交替堆叠的InGaN量子阱层和AlGaN量子垒层，堆叠周期数为10个，其中InGaN量子阱层中In组分占比为0.15，生长温度为795℃，生长压力为200torr，厚度为3.5nm；AlGaN量子垒层中Al组分占比为0.05，生长温度为855℃，生长压力为200torr，厚度为9.8nm，多量子阱层500的总厚度为133nm。
S06、在多量子阱层500上沉积电子阻挡层600
电子阻挡层600为AlInGaN层，其中Al组分占比为0.05，In组分占比为0.01；所述电子阻挡层600的厚度为15nm，生长温度为965℃，生长压力为200torr。
S07、在电子阻挡层600上沉积P型GaN层700
P型GaN层700为Mg掺杂GaN层，Mg的掺杂浓度为2×1020atoms/cm3，生长温度为985℃，生长压力为200torr，厚度为15nm。
S08、在沉积P型GaN层700上沉积复合P型接触层800
复合P型接触层800包含P-AlGaN层810、非掺AlGaN层820、N-GaN层830和石墨烯层840。
P-AlGaN层810中Al组分从下至上由0.05升高至0.3，Mg的掺杂浓度为1×1019atoms/cm3；非掺AlGaN层820中Al组分占比为0.4；N-GaN层830中Si的掺杂浓度为1×1019atoms/cm3；
在N2、H2和NH3（体积比为1：6：3）的生长气氛中，调控生长温度为950℃，生长压力为150℃，沉积P-AlGaN层810，厚度为75nm，随后调控N2、H2和NH3的体积比为1：6：3后进行非掺AlGaN层820的沉积，厚度为5nm；接着对非掺AlGaN层820通入NH3进行氮化处理，调整N2、H2和NH3的体积比为1：15：10，温度为1100℃、压力为150torr，通入Si源进行N-GaN层830的沉积，厚度为150nm；最后通过PECVD在CH4和H2的生长气氛中沉积石墨烯层840，其中，CH4和H2的体积比为1：10，射频功率为17W，腔体压力为75torr，生长温度为850℃，厚度5 nm。
实施例2
本实施例提供一种低接触电阻的发光二极管的外延片，与实施例1基本相同，不同之处在于：
P-AlGaN层810中Al组分占比为0.3。
实施例3
本实施例提供一种低接触电阻的发光二极管的外延片，与实施例1基本相同，不同之处在于：
P-AlGaN层810中Al组分从下至上由0.01升高至0.4，Mg的掺杂浓度为5×1020atoms/cm3；非掺AlGaN层820中Al组分占比为0.4；N-GaN层830中Si的掺杂浓度为5×1020atoms/cm3。
实施例4
本实施例提供一种低接触电阻的发光二极管的外延片，与实施例1基本相同，不同之处在于：
非掺AlGaN层820生长完成后未进行氮化处理。
对比例1
本对比例提供一种发光二极管的外延片，与实施例1基本相同，不同之处在于：
不包含复合P型接触层800。
对比例2
本对比例提供一种发光二极管的外延片，与实施例1基本相同，不同之处在于：
复合P型接触层800包含非掺AlGaN层820、N-GaN层830和石墨烯层840。
对比例3
本对比例提供一种发光二极管的外延片，与实施例1基本相同，不同之处在于：
复合P型接触层800包含P-AlGaN层810、N-GaN层830和石墨烯层840。
对比例4
本对比例提供一种发光二极管的外延片，与实施例1基本相同，不同之处在于：
复合P型接触层800包含P-AlGaN层810、非掺AlGaN层820和石墨烯层840。
对比例5
本对比例提供一种发光二极管的外延片，与实施例1基本相同，不同之处在于：
复合P型接触层800包含P-AlGaN层810、非掺AlGaN层820和N-GaN层830。
性能测试：
将实施例1-4及对比例1-5所得发光二极管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电流下对芯片的工作电压、发光亮度以及光效提升进行测试，测试结果如下表所示，其中光效提升以对比例1为基础进行计算得到。
表1 实施例1-4和对比例1-5的测试结果
由上述实验数据可知，在P型GaN层后设置复合P型接触层并对复合P型接触层的结构和工艺进行优化，复合P型接触层包含依次P-AlGaN层、非掺AlGaN层、N-GaN层和石墨烯层，能够提高电子的隧穿效应，有效扩展电流，从而降低发光二极管与电极的接触电阻和工作电压，使工作电压降低至3.1V以下，同时减少掺杂Mg的吸光问题，提高发光二极管的出光效率和发光亮度，使发光亮度达到214mW以上，发光二极管的发光效率提升3.2%以上。
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 (7)
1.一种低接触电阻的发光二极管的外延片，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、非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层和复合P型接触层，其中，
所述复合P型接触层包含依次设置于所述P型GaN层上的P-AlGaN层、非掺AlGaN层、N-GaN层和石墨烯层；
所述P-AlGaN层中Al组分占比小于所述非掺AlGaN层中Al组分占比；
所述P-AlGaN层中Al组分随着所述外延片的生长方向呈递增变化；
所述非掺AlGaN层生长完成后进行氮化处理，氮化处理压力为50~500torr，温度为1000~1200℃。
2.如权利要求1所述的低接触电阻的发光二极管的外延片，其特征在于，所述P-AlGaN层中Al组分占比为0.01~0.3，Mg的掺杂浓度为1×1018~1×1020atoms/cm3，厚度为10~100nm；
所述非掺AlGaN层中Al组分占比为0.3~0.6，厚度为1~10nm；
所述N-GaN层中的Si的掺杂浓度为1×1018~1×1020atoms/cm3，厚度为50~500nm；
所述石墨烯层的厚度为1~10nm。
3.如权利要求1所述的低接触电阻的发光二极管的外延片，其特征在于，所述P-AlGaN层的生长气氛为N2、H2和NH3，N2、H2和NH3的体积比为1：（1~10）：（1~5）；
所述P-AlGaN层的生长温度为850~1050℃，生长压力为50~500torr。
4.如权利要求1所述的低接触电阻的发光二极管的外延片，其特征在于，所述非掺AlGaN层的生长气氛为N2、H2和NH3，N2、H2和NH3的体积比为1：（1~10）：（1~5）；
所述非掺AlGaN层的生长温度为850~1050℃，生长压力为50~500torr。
5.如权利要求1所述的低接触电阻的发光二极管的外延片，其特征在于，所述N-GaN层的生长气氛为N2、H2和NH3，N2、H2和NH3的体积比为1：（1~20）：（1~10）；
所述N-GaN层的生长温度为1000~1200℃，生长压力为50~500torr。
6.如权利要求1所述的低接触电阻的发光二极管的外延片，其特征在于，所述石墨烯层的生长气氛为CH4和H2，CH4和H2的体积比为1：1~1：20；
射频功率为15~22W，腔体压力为50~100torr，生长温度为800~1000℃。
7.一种如权利要求1~6任一项所述的低接触电阻的发光二极管的外延片的制备方法，其特征在于，包括：
（1）提供一衬底；
（2）于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、电子阻挡层、P型GaN层和复合P型接触层；其中，
所述复合P型接触层包含依次设置于所述P型GaN层上的P-AlGaN层、非掺AlGaN层、N-GaN层和石墨烯层。
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| GR01 | Patent grant | ||
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