本發(fā)明涉及一種應用在高亮度GaN基LED中p型GaN的生長技術領域。
背景技術：
LED生長中為了獲得高In組分量子阱，多量子阱有源區(qū)生長溫度一般設定會比p型層低很多，而高溫生長的p型層對有源區(qū)有破壞作用,影響其晶體質(zhì)量?，F(xiàn)有外延生長技術中一般采用在多量子阱有源區(qū)與p型電子阻擋層間生長一層低溫p型空穴注入層的方式實現(xiàn)對有源區(qū)的保護，而現(xiàn)有外延生長中一般采用NH3作為N前體，NH3具有較高的熱穩(wěn)定性，在較低溫度下分解不充分，無法提供充足的活性N源，不利于形成較高晶體質(zhì)量的p型層，進而影響后續(xù)外延生長。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的是提出一種可以解決氮化鎵基發(fā)光二極管存在的上述p型層問題的一種外延生長生產(chǎn)方法。
本發(fā)明在襯底的同一側依次外延生長低溫緩沖層、GaN非摻雜層、n型電子注入層、InGaN/GaN應變多量子阱層、InGaN/GaN多量子阱有源區(qū)、p型電子阻擋層和表面粗化p型空穴注入層，本發(fā)明的特點是：在外延生長所述p型電子阻擋層和表面粗化p型空穴注入層時，采用低分解溫度的有機氮源作為N的前驅物。
本發(fā)明采用低分解溫度的有機氮源提供N的前驅物，p型電子阻擋層和p型空穴注入層采用低分解溫度的有機氮源在溫度500～600℃較低溫度下可達到50%以上的分解效率，獲得較充足的活性N源，一方面生長溫度可以得到降低，避免傳統(tǒng)高溫生長p型層對有源區(qū)的破壞，另一方面利用活性N源在襯底的吸附作用，促進材料的二維平面生長，可有效促進p型層材料晶體質(zhì)量的改善，改善空穴注入，提高LED內(nèi)量子效率。
p型空穴注入層采用表面粗化結構有利于提高出光效率，本發(fā)明專利在p型空穴注入層表面生長時，可通過對低溫有機氮源的調(diào)節(jié)，降低N活性體的含量，使金屬原子吸附表面的勢壘增加，遷移率降低，形成晶核聚集，生長方式表現(xiàn)為島狀三維生長，后通過加大原物料的通入量加快島狀三維薄膜的生長，在二維平面結構p型空穴注入層生長形成三維表面粗化p型空穴注入層，以使p型空穴注入層的表面達到粗化，提供較好的出光效率，以達到提升LED發(fā)光效率的目的。
優(yōu)選地，本發(fā)明所述低分解溫度的有機氮源為偏二甲肼、叔丁胺或苯基聯(lián)胺。以上三種低溫有機氮源均能實現(xiàn)在低溫500～600℃下，達到50%以上的分解效率的特性，并在材料生長中較易實現(xiàn)對N活性體含量的調(diào)控。
優(yōu)選地，所述p型電子阻擋層和表面粗化p型空穴注入層的生長溫度分別設定為800～900℃。該溫度范圍內(nèi)，一方面避免高溫對多量子阱有源區(qū)的破壞作用，另一方面為p型電子阻擋層和表面粗化p型空穴注入層的生長提供必要的環(huán)境溫度，促進金屬原子的遷移，形成較高晶體質(zhì)量的。
附圖說明
圖1為本發(fā)明方法制成的一種氮化稼發(fā)光二極管外延片的結構示意圖。
具體實施方式
為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚,下面將結合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。
本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管外延片的制作方法, 適用于制備高亮度GaN基LED外延片，該方法包括：
1、在藍寶石襯底S1上生長一層GaN低溫緩沖層S2：生長溫度640℃，壓力為65000Pa，厚度為30nm，生長N源為NH3，生長氣氛為H2 。
2、在GaN低溫緩沖層S2上生長GaN非摻雜層S3：生長溫度1250℃，壓力為40000Pa, 生長N源為NH3,生長氣氛為H2，厚度約2.8μm。
3、在GaN非摻雜層S3上生長一層n型電子注入層S4：生長溫度1200℃，壓力20000Pa，厚度約為3μm，摻雜濃度為1×1019cm-3，生長N源為NH3，生長氣氛為H2。
4、降低溫度并切換到N2氣氛條件，在n型電子注入層S4上生長3對InGaN/GaN應變量子阱層S5，生長溫度為940℃，壓力為30000Pa， 生長N源為NH3，InGaN/GaN厚度分別為2nm/8nm,GaN摻雜濃度為2×1018cm-3,InGaN摻雜濃度為3×1017cm-3。
5、在InGaN/GaN應變多量子阱層S5上生長6對InGaN/GaN多量子阱有源區(qū)S6，壓力為30000Pa,生長N源為NH3,InGaN/GaN生長溫度分別是860℃/940℃。InGaN/GaN厚度分別為3nm/12nm。
6、在InGaN/GaN多量子阱有源區(qū)S6上生長p型Al（In）GaN電子阻擋層S7：生長溫度860℃，生長壓力20000Pa，生長N源為偏二甲肼或叔丁胺或苯基聯(lián)胺，生長厚度15nm，Al組分為20%，Mg原子濃度為2×1019cm-3。
7、在p型Al（In）GaN電子阻擋層S7上生長p型GaN空穴注入層S8：生長溫度820℃，壓力為30000Pa，生長N源為偏二甲肼或叔丁胺或苯基聯(lián)胺，Mg摻雜濃度1×1020cm-3，厚度為70nm。
8、在二維平面結構p型GaN空穴注入層S8上生長三維表面粗化p型GaN空穴注入層S9：生長N源為偏二甲肼或叔丁胺或苯基聯(lián)胺，流量為4000sccm，提升20%金屬有機源用量，在二維平面結構的p型GaN空穴注入層S8表面生長形成厚度為5nm的三維表面粗化p型GaN空穴注入層S9。