CN117832348B - 发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管 - Google Patents

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，涉及半导体技术领域。所述发光二极管外延片包括衬底及依次沉积在所述衬底上的缓冲层、非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层和P型GaN层；所述电子阻挡层包括依次层叠的第一子层、第二子层和第三子层，所述第一子层包括依次层叠的O掺杂AlGaN层和Mg掺杂AlScN层，所述第二子层包括依次层叠的AlN层和Mg掺杂YGaN层，所述第三子层包括依次层叠的GaN层和Mg掺杂BGaN层。本发明的结构能够在提高空穴浓度及空穴注入效率的同时减少电子溢流效应，提高电子与空穴辐射复合效率，提升发光二极管的发光效率。

Description

发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，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

传统的LED结构通过在多量子阱层上设置AlGaN电子阻挡层来降低器件的漏电流，而采用单一的AlGaN电子阻挡层对电子的阻挡能力不足，仍然会造成电子泄露，而且传统的电子阻挡层在阻挡电子溢流的同时会降低空穴的注入效率，从而导致LED内量子效率和光输出效率不高。此外，P型GaN层中的Mg原子的激活能较高，导致空穴激活率低，由于空穴的有效质量大、迁移率低，导致空穴主要集中分布在靠近p侧的少数几个量子阱中，从而导致多量子阱层中的空穴注入效率低，影响发光效率。

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，提高电子与空穴辐射复合效率，提升发光二极管的发光效率。

本发明所要解决的技术问题还在于，提供一种发光二极管外延片的制备方法，制得的发光二极管的发光效率高。

为达到上述技术效果，本发明提供了一种发光二极管外延片，包括衬底及依次沉积在所述衬底上的缓冲层、非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层和P型GaN层；所述电子阻挡层包括依次层叠的第一子层、第二子层和第三子层，所述第一子层包括依次层叠的O掺杂AlGaN层和Mg掺杂AlScN层，所述第二子层包括依次层叠的AlN层和Mg掺杂YGaN层，所述第三子层包括依次层叠的GaN层和Mg掺杂BGaN层。

作为上述技术方案的改进，所述第一子层的Mg掺杂浓度为1×10¹⁹cm^-3~1×10²⁰cm^-3，所述第二子层的Mg掺杂浓度为1×10¹⁸cm^-3~1×10¹⁹cm^-3，所述第三子层的Mg掺杂浓度为1×10¹⁸cm^-3~1×10¹⁹cm^-3。

作为上述技术方案的改进，第一子层中，所述O掺杂AlGaN层的厚度为10nm~50nm，O掺杂浓度为1×10¹⁶cm^-3~2×10¹⁷cm^-3；所述Mg掺杂AlScN层的厚度为10nm~50nm。

作为上述技术方案的改进，第二子层中，所述AlN层的厚度为10nm~50nm；所述Mg掺杂YGaN层的厚度为10nm~50nm，Y组分占比为0.01~0.2。

作为上述技术方案的改进，第三子层中，所述GaN层的厚度为10nm~50nm；所述Mg掺杂BGaN层的厚度为10nm~50nm，B组分占比为0.01~0.3。

作为上述技术方案的改进，所述第一子层为O掺杂AlGaN层和Mg掺杂AlScN层交替层叠形成的周期性结构，周期数为3~6；单个O掺杂AlGaN层的厚度为5nm~10nm，O掺杂浓度为1×10¹⁶cm^-3~2×10¹⁷cm^-3；单个Mg掺杂AlScN层的厚度为5nm~10nm。

作为上述技术方案的改进，所述第一子层的Mg掺杂浓度沿外延生长方向逐层降低，所述第二子层的Mg掺杂浓度保持恒定，所述第三子层的Mg掺杂浓度沿外延生长方向逐渐升高。

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，包括以下步骤：

提供一衬底，在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、电子阻挡层和P型GaN层；所述电子阻挡层包括依次层叠的第一子层、第二子层和第三子层，所述第一子层包括依次层叠的O掺杂AlGaN层和Mg掺杂AlScN层，所述第二子层包括依次层叠的AlN层和Mg掺杂YGaN层，所述第三子层包括依次层叠的GaN层和Mg掺杂BGaN层。

作为上述技术方案的改进，所述第一子层的生长温度为800℃~1000℃，生长压力为50Torr~500Torr；

所述第二子层的生长温度为800℃~1000℃，生长压力为50Torr~500Torr；

所述第三子层的生长温度为800℃~1000℃，生长压力为50Torr~500Torr。

相应的，本发明还公开了一种发光二极管，包括上述的发光二极管外延片。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明提供的发光二极管的电子阻挡层结构包括第一子层、第二子层和第三子层。第一子层中，O掺杂AlGaN层和Mg掺杂AlScN层的势垒高度较高，减少电子溢流；O掺杂AlGaN层的引入降低受主能级，形成浅受主掺杂，受主能带变宽，从而提高Mg原子的受主掺杂浓度；同时，第一子层能够减小与相邻量子垒层的晶格失配，提高后续的外延层晶体质量，减少漏电通道。第二子层和第三子层作为填补层，能够不断减少晶格失配，从而减少缺陷的产生，提高晶格质量。此外，电子阻挡层中的Mg掺杂AlScN层和Mg掺杂YGaN层能够降低空穴注入势垒，同时也能成为空穴补给层，从而极大提高了注入到量子阱中空穴的浓度，提高了载流子的辐射复合。

附图说明

图1是本发明实施例提供的发光二极管外延片的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的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，下面将结合具体实施例对本发明作进一步地详细描述。

如图1所示，本发明实施例提供了一种发光二极管外延片，包括衬底1及依次沉积在所述衬底1上的缓冲层2、非掺杂GaN层3、N型GaN层4、多量子阱层5、电子阻挡层6和P型GaN层7。所述电子阻挡层6包括依次层叠的第一子层、第二子层和第三子层，所述第一子层包括依次层叠的O掺杂AlGaN层和Mg掺杂AlScN层，所述第二子层包括依次层叠的AlN层和Mg掺杂YGaN层，所述第三子层包括依次层叠的GaN层和Mg掺杂BGaN层。第一子层中，O掺杂AlGaN层和Mg掺杂AlScN层的势垒高度较高，减少电子溢流；O掺杂AlGaN层的引入降低受主能级，形成浅受主掺杂，受主能带变宽，从而提高Mg原子的受主掺杂浓度；由于Sc元素属于过渡区元素，AlScN的极化效应更强，利用极化效应可以进一步增加Mg的离化率；同时第一子层能够减小与相邻量子垒层的晶格失配，提高后续的外延层晶体质量，减少漏电通道。第二子层中的的YGaN极化效应更强，消耗电子的作用更强，进一步减少电子溢流。第三子层中的BGaN的禁带宽度较大，势垒较高，也可以有效降低电子进入到P型GaN层而导致的电子泄漏。此外，第二子层和第三子层作为填补层，不断减少晶格失配，从而减少缺陷的产生，提高晶格质量。电子阻挡层中的Mg掺杂AlScN层和Mg掺杂YGaN层中过渡区元素的掺杂调节了导带位置，增加了导电性，降低了空穴注入势垒，同时Mg掺杂AlScN层、Mg掺杂YGaN层和Mg掺杂BGaN层作为空穴补给层，可以增加空穴注入，而且Y元素和Sc元素可以进一步增加Mg的离化率，从而极大提高了注入到量子阱中空穴的浓度，提高了载流子的辐射复合。

在一种实施方式中，所述第一子层的Mg掺杂浓度为1×10¹⁹cm^-3~1×10²⁰cm^-3，所述第二子层的Mg掺杂浓度为1×10¹⁸cm^-3~1×10¹⁹cm^-3，所述第三子层的Mg掺杂浓度为1×10¹⁸cm^-3~1×10¹⁹cm^-3。O掺杂AlGaN层的引入降低了受主能级，形成浅受主掺杂，受主能带变宽，因而提高了第一子层中Mg原子的受主掺杂浓度。

在一种实施方式中，第一子层中，所述O掺杂AlGaN层的厚度为10nm~50nm，示例性的为10nm、20nm、25nm、30nm、40nm或50nm，但不限于此。O掺杂AlGaN层中的O掺杂浓度为1×10¹⁶cm^-3~2×10¹⁷cm^-3，若O掺杂浓度小于1×10¹⁶cm^-3，不利于空穴浓度的增加；若O掺杂浓度大于2×10¹⁷cm^-3，会造成晶体质量的下降，示例性的为1×10¹⁶cm^-3、2.5×10¹⁶cm^-3、5×10¹⁶cm^-3、8×10¹⁶cm^-3或2×10¹⁷cm^-3，但不限于此。所述Mg掺杂AlScN层的厚度为10nm~50nm，合适的厚度在阻挡电子泄漏的同时不影响空穴的注入，示例性的为10nm、20nm、25nm、30nm、40nm或50nm，但不限于此。

更优的，所述第一子层为O掺杂AlGaN层和Mg掺杂AlScN层交替层叠形成的周期性结构，周期数为3~6，示例性的为3、4、5或6。通过O掺杂AlGaN层和Mg掺杂AlScN层交替层叠形成周期性结构，可以进一步提高Mg的离化率，从而提高器件的发光效率。单个O掺杂AlGaN层的厚度为5nm~10nm，示例性的为5nm、6nm、7nm、8nm、9nm或10nm，但不限于此。O掺杂AlGaN层中的O掺杂浓度为1×10¹⁶cm^-3~2×10¹⁷cm^-3。单个Mg掺杂AlScN层的厚度为5nm~10nm，示例性的为5nm、6nm、7nm、8nm、9nm或10nm，但不限于此。Mg掺杂AlScN层中的Mg掺杂浓度为1×10¹⁹cm^-3~1×10²⁰cm^-3，示例性的为1×10¹⁹cm^-3、2.5×10¹⁹cm^-3、5×10¹⁹cm^-3、8×10¹⁹cm^-3或1×10²⁰cm^-3，但不限于此。

在一种实施方式中，所述第二子层中，AlN层的厚度为10nm~50nm，示例性的为10nm、20nm、25nm、30nm、40nm或50nm，但不限于此。Mg掺杂YGaN层的厚度为10nm~50nm，示例性的为10nm、20nm、25nm、30nm、40nm或50nm，但不限于此。Mg掺杂YGaN层中的Y组分占比为0.01~0.2，若Y组分占比小于0.01，对Mg离化率的提升作用不强；若Y组分占比大于0.2，难以起到有效的电子阻挡作用，示例性的为0.01、0.02、0.05、0.06、0.08、0.1或0.2，但不限于此。Mg掺杂YGaN层中的Mg掺杂浓度为1×10¹⁸cm^-3~1×10¹⁹cm^-3，示例性的为1×10¹⁸cm^-3、2.5×10¹⁸cm^-3、5×10¹⁸cm^-3、8×10¹⁸cm^-3或1×10¹⁹cm^-3，但不限于此。

在一种实施方式中，所述第三子层中，GaN层的厚度为10nm~50nm，示例性的为10nm、20nm、25nm、30nm、40nm或50nm，但不限于此。Mg掺杂BGaN层的厚度为10nm~50nm，示例性的为10nm、20nm、25nm、30nm、40nm或50nm，但不限于此。Mg掺杂BGaN层中的B组分占比为0.01~0.3，示例性的为0.01、0.02、0.05、0.06、0.08、0.1、0.2或0.3，但不限于此。Mg掺杂BGaN层中的Mg掺杂浓度为1×10¹⁸cm^-3~1×10¹⁹cm^-3，示例性的为1×10¹⁸cm^-3、2.5×10¹⁸cm^-3、5×10¹⁸cm^-3、8×10¹⁸cm^-3或1×10¹⁹cm^-3，但不限于此。

在一种实施方式中，所述第一子层的Mg掺杂浓度沿外延生长方向逐层降低，通过逐层降低的Mg掺杂浓度减少高浓度Mg导致的吸光，提高空穴浓度，提高空穴注入效率，减少电子溢流效应，提高电子与空穴辐射复合效率，提升发光二极管的发光效率。

在一种实施方式中，所述第二子层的Mg掺杂浓度保持恒定，降低空穴注入势垒的同时进行空穴补给。所述第三子层的Mg掺杂浓度沿外延生长方向逐渐升高，Mg掺杂BGaN层中的Mg掺杂浓度逐渐升高，可以在阻挡电子迁移的同时提高空穴注入效率，从而提高发光二极管的光电性能。

除了上述电子阻挡层结构外，本发明的其它层状结构的特点如下：

所述衬底1可以选用蓝宝石衬底、SiO₂蓝宝石复合衬底、Si衬底、SiC衬底、GaN衬底、ZnO衬底中的一种。具体地，衬底1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、易于清洗和处理的优点，而且在高温下有很好的稳定性。

所述缓冲层2可以为AlN缓冲层、AlGaN缓冲层、GaN缓冲层中的一种或多种。具体地，缓冲层2选用AlN缓冲层，厚度为10nm~50nm，采用AlN缓冲层提供了与衬底取向相同的成核中心，释放了GaN和衬底之间的晶格失配产生的应力以及热膨胀系数失配产生的热应力，为后续外延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。

所述非掺杂GaN层3的厚度为1μm~5μm。

所述N型GaN层4的厚度为2μm~3μm，Si掺杂浓度为1×10¹⁹cm^-3~5×10¹⁹cm^-3。

所述多量子阱层5为包括周期性堆叠的InGaN量子阱层和AlGaN量子垒层，堆叠周期为6~12。所述InGaN量子阱层的厚度为2nm~5nm，In组分占比为0.1~0.3；所述AlGaN量子垒层的厚度为5nm~15nm，Al组分占比为0.01~0.1。

所述P型GaN层7的厚度为10nm~50nm，Mg掺杂浓度为1×10¹⁹cm^-3~1×10²¹cm^-3。

相应的，如图2所示，本发明还提供了一种发光二极管外延片的制备方法，包括以下步骤：

S1、提供一衬底；

S2、在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、电子阻挡层和P型GaN层；外延结构可以通过MOCVD、MBE、PLD或VPE生长，但不限于此。具体的，S2包括以下步骤：

S21、生长缓冲层；

采用PVD生长AlN缓冲层，生长温度为500℃~600℃，功率为3000W~5000W，以Ar为溅射气体，以N₂为前驱体，以Al为溅射靶材。将已镀完AlN缓冲层的衬底转入MOCVD中，在H₂气氛下进行预处理，预处理时间为1min~10min，预处理温度为1000℃~1200℃。

S22、生长非掺杂GaN层；

采用MOCVD生长，控制反应室温度为1050℃~1200℃，压力为100Torr~600Torr，通入NH₃作为N源，通入TMGa作为Ga源。

S23、生长N型GaN层；

采用MOCVD生长，控制反应室温度为1050℃~1200℃，压力为100Torr~600Torr，通入NH₃作为N源，通入TMGa作为Ga源，通入SiH₄作为N型掺杂源。

S24、生长多量子阱层；

采用MOCVD生长，控制反应室温度为790℃~810℃，压力为50Torr~300Torr，通入NH₃作为N源，通入TMGa作为Ga源，通入TMIn作为In源，生长InGaN量子阱层；控制反应室温度为800℃~900℃，压力为50Torr~300Torr，通入NH₃作为N源，通入TMGa作为Ga源，通入TMAl作为Al源，生长AlGaN量子垒层；重复层叠周期性生长InGaN量子阱层和AlGaN量子垒层。

S25、生长电子阻挡层；具体的，S25包括以下步骤：

S251、生长第一子层；

采用MOCVD生长，控制反应室温度为800℃~1000℃，压力为50Torr~500Torr，通入NH₃作为N源，通入TMGa作为Ga源，通入TMAl作为Al源，通入O₂作为O源，生长O掺杂AlGaN层；控制反应室温度为800℃~1000℃，压力为50Torr~500Torr，通入NH₃作为N源，载气为H₂，通入Sc(TMHD)₃、(MeCp)₃Sc或Cp₃Sc作为Sc源，通入TMAl作为Al源，Sc源流量为500sccm~800sccm，Al源流量为350sccm~500sccm，V/III比为300~500，通入CP₂Mg作为P型掺杂源，生长Mg掺杂AlScN层。

在一种实施方式中，重复周期性生长O掺杂AlGaN层和Mg掺杂AlScN层。

S252、生长第二子层；

采用MOCVD生长，控制反应室温度为800℃~1000℃，压力为50Torr~500Torr，通入NH₃作为N源，通入TMAl作为Al源，生长AlN层；控制反应室温度为800℃~1000℃，压力为50Torr~500Torr，通入NH₃作为N源，载气为N₂，通入TMGa作为Ga源，通入Y(TMHD)₃、(MeCp)₃Y或(n-BuCp)₃Y作为Y源，Y源流量为600sccm~1000sccm，Ga源流量为350sccm~500sccm，V/III比为200~500，通入CP₂Mg作为P型掺杂源，生长Mg掺杂YGaN层。

S253、生长第三子层；

采用MOCVD生长，控制反应室温度为800℃~1000℃，压力为50Torr~500Torr，通入NH₃作为N源，通入TMGa作为Ga源，生长GaN层；控制反应室温度为800℃~1000℃，压力为50Torr~500Torr，通入NH₃作为N源，载气为H₂，通入TMGa作为Ga源，通入TEB作为B源，B源流量为50sccm~200sccm，Ga源流量为350sccm~500sccm，V/III比为1500~3000，通入CP₂Mg作为P型掺杂源，生长Mg掺杂BGaN层。

S26、生长P型GaN层；

采用MOCVD生长，控制反应室温度为900℃~1050℃，压力为100Torr~600Torr，通入NH₃作为N源，通入TMGa作为Ga源，通入CP₂Mg作为P型掺杂源。

下面以具体实施例进一步阐述本发明。

实施例1

本实施例提供一种发光二极管外延片，包括衬底及依次沉积在所述衬底上的缓冲层、非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层和P型GaN层。

衬底为蓝宝石衬底。

缓冲层为AlN缓冲层，厚度为15nm。

非掺杂GaN层的厚度为2μm。

N型GaN层的厚度为2μm，Si掺杂浓度为2.5×10¹⁹cm^-3。

多量子阱层为交替层叠的InGaN量子阱层和AlGaN量子垒层，周期数为10。InGaN量子阱层的厚度为3.5nm，In组分占比为0.22；AlGaN量子垒层的厚度为9.8nm，Al组分占比为0.05。

电子阻挡层包括依次层叠的第一子层、第二子层和第三子层。第一子层包括依次层叠的O掺杂AlGaN层和Mg掺杂AlScN层，O掺杂AlGaN层的厚度为20nm，O掺杂浓度为5×10¹⁶cm^-3；Mg掺杂AlScN层的厚度为20nm，Mg掺杂浓度为5×10¹⁹cm^-3。第二子层包括依次层叠的AlN层和Mg掺杂YGaN层，AlN层的厚度为20nm；Mg掺杂YGaN层的厚度为20nm，Y组分占比为0.05，Mg掺杂浓度为5×10¹⁸cm^-3。第三子层包括依次层叠的GaN层和Mg掺杂BGaN层，GaN层的厚度为20nm；Mg掺杂BGaN层的厚度为20nm，B组分占比为0.06，Mg掺杂浓度为5×10¹⁸cm^-3。

P型GaN层的厚度为15nm，Mg掺杂浓度为2×10²⁰cm^-3。

上述发光二极管外延片的制备方法，包括以下步骤：

S1、提供一衬底；

S2、在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、电子阻挡层和P型GaN层。具体的，S2包括以下步骤：

S21、生长缓冲层；

采用PVD生长AlN缓冲层，生长温度为500℃，功率为4000W，以Ar为溅射气体，以N₂为前驱体，以Al为溅射靶材。将已镀完AlN缓冲层的衬底转入MOCVD中，在H₂气氛下进行预处理，预处理时间为6min，预处理温度为1100℃。

S22、生长非掺杂GaN层；

采用MOCVD生长，控制反应室温度为1100℃，压力为150Torr，通入NH₃作为N源，通入TMGa作为Ga源。

S23、生长N型GaN层；

采用MOCVD生长，控制反应室温度为1120℃，压力为100Torr，通入NH₃作为N源，通入TMGa作为Ga源，通入SiH₄作为N型掺杂源。

S24、生长多量子阱层；

采用MOCVD生长，控制反应室温度为795℃，压力为200Torr，通入NH₃作为N源，通入TMGa作为Ga源，通入TMIn作为In源，生长InGaN量子阱层；控制反应室温度为855℃，压力为200Torr，通入NH₃作为N源，通入TMGa作为Ga源，通入TMAl作为Al源，生长AlGaN量子垒层；重复层叠周期性生长InGaN量子阱层和AlGaN量子垒层。

S25、生长电子阻挡层；具体的，S25包括以下步骤：

S251、生长第一子层；

采用MOCVD生长，控制反应室温度为900℃，压力为150Torr，通入NH₃作为N源，通入TMGa作为Ga源，通入TMAl作为Al源，通入O₂作为O源，生长O掺杂AlGaN层；控制反应室温度为950℃，压力为200Torr，通入NH₃作为N源，载气为H₂，通入Sc(TMHD)₃作为Sc源，通入TMAl作为Al源，Sc源流量为700sccm，Al源流量为450sccm，V/III比为300，通入CP₂Mg作为P型掺杂源，生长Mg掺杂AlScN层。

S252、生长第二子层；

采用MOCVD生长，控制反应室温度为900℃，压力为100Torr，通入NH₃作为N源，通入TMAl作为Al源，生长AlN层；控制反应室温度为900℃，压力为150Torr，通入NH₃作为N源，载气为N₂，通入TMGa作为Ga源，通入Y(TMHD)₃作为Y源，Y源流量为1000sccm，Ga源流量为500sccm，V/III比为300，通入CP₂Mg作为P型掺杂源，生长Mg掺杂YGaN层。

S253、生长第三子层；

采用MOCVD生长，控制反应室温度为900℃，压力为100Torr，通入NH₃作为N源，通入TMGa作为Ga源，生长GaN层；控制反应室温度为900℃，压力为100Torr，通入NH₃作为N源，载气为H₂，通入TMGa作为Ga源，通入TEB作为B源，B源流量为100sccm，Ga源流量为400sccm，V/III比为2500，通入CP₂Mg作为P型掺杂源，生长Mg掺杂BGaN层。

S26、生长P型GaN层；

采用MOCVD生长，控制反应室温度为985℃，压力为200Torr，通入NH₃作为N源，通入TMGa作为Ga源，通入CP₂Mg作为P型掺杂源。

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，第一子层为O掺杂AlGaN层和Mg掺杂AlScN层交替层叠形成的周期性结构，周期数为6，单个O掺杂AlGaN层的厚度为8nm；单个Mg掺杂AlScN层的厚度为8nm。相应的，S251第一子层的生长步骤还包括重复周期性生长O掺杂AlGaN层和Mg掺杂AlScN层。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，第一子层中，Mg掺杂浓度沿外延生长方向由1×10²⁰cm^-3逐层降至1×10¹⁹cm^-3。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，第三子层中，Mg掺杂浓度沿外延生长方向由1×10¹⁸cm^-3升至1×10¹⁹cm^-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，电子阻挡层不包括第一子层。相应的，在制备方法中，不包括第一子层的制备步骤。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，电子阻挡层不包括第二子层。相应的，在制备方法中，不包括第二子层的制备步骤。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，电子阻挡层不包括第三子层。相应的，在制备方法中，不包括第三子层的制备步骤。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，第一子层不包括Mg掺杂AlScN层。相应的，在制备方法中，不包括第一子层中Mg掺杂AlScN层的制备步骤。其余均与实施例1相同。

对比例5

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，第二子层不包括Mg掺杂YGaN层。相应的，在制备方法中，不包括第二子层中Mg掺杂YGaN层的制备步骤。其余均与实施例1相同。

对比例6

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，第三子层不包括Mg掺杂BGaN层。相应的，在制备方法中，不包括第三子层中Mg掺杂BGaN层的制备步骤。其余均与实施例1相同。

性能测试：

将实施例1~实施例4和对比例1~对比例6制得的发光二极管外延片制成10mil×24mil的LED芯片，在120mA/60mA电流下测试，并计算实施例1~实施例4、对比例2和对比例6相较于对比例1的光效提升，结果如表1所示。

表1 发光二极管的性能测试结果

由表中可以看出，采用本发明的发光二极管外延片的结构能够有效提升发光二极管的发光效率。

以上所述是本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，其特征在于，包括衬底及依次沉积在所述衬底上的缓冲层、非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层和P型GaN层；所述电子阻挡层包括依次层叠的第一子层、第二子层和第三子层，所述第一子层包括依次层叠的O掺杂AlGaN层和Mg掺杂AlScN层，所述第二子层包括依次层叠的AlN层和Mg掺杂YGaN层，所述第三子层包括依次层叠的GaN层和Mg掺杂BGaN层。

2.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一子层的Mg掺杂浓度为1×10¹⁹cm^-3~1×10²⁰cm^-3，所述第二子层的Mg掺杂浓度为1×10¹⁸cm^-3~1×10¹⁹cm^-3，所述第三子层的Mg掺杂浓度为1×10¹⁸cm^-3~1×10¹⁹cm^-3。

3.如权利要求2所述的发光二极管外延片，其特征在于，第一子层中，所述O掺杂AlGaN层的厚度为10nm~50nm，O掺杂浓度为1×10¹⁶cm^-3~2×10¹⁷cm^-3；所述Mg掺杂AlScN层的厚度为10nm~50nm。

4.如权利要求2所述的发光二极管外延片，其特征在于，第二子层中，所述AlN层的厚度为10nm~50nm；所述Mg掺杂YGaN层的厚度为10nm~50nm，Y组分占比为0.01~0.2。

5.如权利要求2所述的发光二极管外延片，其特征在于，第三子层中，所述GaN层的厚度为10nm~50nm；所述Mg掺杂BGaN层的厚度为10nm~50nm，B组分占比为0.01~0.3。

6.如权利要求2所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一子层为O掺杂AlGaN层和Mg掺杂AlScN层交替层叠形成的周期性结构，周期数为3~6；单个O掺杂AlGaN层的厚度为5nm~10nm，O掺杂浓度为1×10¹⁶cm^-3~2×10¹⁷cm^-3；单个Mg掺杂AlScN层的厚度为5nm~10nm。

7.如权利要求6所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一子层的Mg掺杂浓度沿外延生长方向逐层降低，所述第二子层的Mg掺杂浓度保持恒定，所述第三子层的Mg掺杂浓度沿外延生长方向逐渐升高。

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，包括以下步骤：

提供一衬底，在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、电子阻挡层和P型GaN层；所述电子阻挡层包括依次层叠的第一子层、第二子层和第三子层，所述第一子层包括依次层叠的O掺杂AlGaN层和Mg掺杂AlScN层，所述第二子层包括依次层叠的AlN层和Mg掺杂YGaN层，所述第三子层包括依次层叠的GaN层和Mg掺杂BGaN层。

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，所述第一子层的生长温度为800℃~1000℃，生长压力为50Torr~500Torr；

所述第二子层的生长温度为800℃~1000℃，生长压力为50Torr~500Torr；

所述第三子层的生长温度为800℃~1000℃，生长压力为50Torr~500Torr。

10.一种发光二极管，其特征在于，所述发光二极管包括如权利要求1~7中任一项所述的发光二极管外延片。