本發(fā)明涉及發(fā)光二極管的技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種發(fā)光二極管外延生長方法及發(fā)光二極管。

背景技術(shù)：

發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，簡稱LED)是一種固體照明器件，LED作為照明光源與現(xiàn)有傳統(tǒng)照明光源相比，具有體積小、耗電量低、節(jié)約能源、使用壽命長、亮度高、環(huán)保、堅固耐用、色彩豐富等優(yōu)點。目前國內(nèi)生產(chǎn)LED的規(guī)模正在逐步擴大，市場上對LED的需求及LED光效的需求與日俱增。目前，國內(nèi)生產(chǎn)LED的規(guī)模也在逐步擴大，隨著人們生活水平的提高，市場上對提升LED亮度和光效的需求與日俱增，用戶廣泛關(guān)注的是希望獲得更省電、亮度更高、光效更好的LED，這就對LED的生產(chǎn)提出了更高的要求。如何生長發(fā)光效率更好的LED日益受到重視。

而LED外延層作為LED的重要組成部分，對LED發(fā)光效率起著極其重要的作用，因為外延層晶體質(zhì)量的提高，可以使得LED器件的性能得以提升，進而提升LED的發(fā)光效率、壽命、抗老化能力、抗靜電能力、穩(wěn)定性。

傳統(tǒng)的LED結(jié)構(gòu)包括如下外延結(jié)構(gòu)：基板藍寶石襯底、低溫緩沖層GaN層、不摻雜的GaN層、摻雜Si的N型GaN層、發(fā)光層(由In_xGa_(1-x)N層和GaN層周期性生長得到)、P型AlGaN層、摻Mg的P型GaN層、ITO層、保護層SiO₂層、P電極及N電極。

目前LED的量子效率依然不高，在大電流下會出現(xiàn)DROOP效應，即在大電流下LED發(fā)光效率下降。如采用傳統(tǒng)LED外延生長工藝制備外延片，大電流下，摻雜Si的N型GaN層中不能阻擋電子傳輸?shù)乃俣?，速度過快的電子傳輸?shù)桨l(fā)光層后導致電子擁擠，過多的電子就會進入P層產(chǎn)生非發(fā)光復合，進而導致LED中電子在LED的發(fā)光層內(nèi)部消耗掉而出現(xiàn)LED發(fā)光效率降低的問題，造成嚴重的DROOP效應，導致功率型GaN基LED發(fā)光效率降低，影響LED的節(jié)能效果。

因此，提供一種改善LED外延結(jié)構(gòu)并提升LED發(fā)光效率的方案是本領(lǐng)域亟待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種發(fā)光二極管外延生長方法及發(fā)光二極管，解決了現(xiàn)有技術(shù)中LED外延結(jié)構(gòu)在大電流下會出現(xiàn)發(fā)光效率降低的技術(shù)問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種發(fā)光二極管外延生長方法，包括：處理藍寶石襯底、生長低溫緩沖層GaN、生長不摻雜GaN層、生長摻雜Si的N型GaN層、生長MgInN/ZnGaN超晶格層、生長In_xGa_(1-x)N/GaN發(fā)光層、生長P型AlGaN層、生長摻鎂的P型GaN層、降溫冷卻得到發(fā)光二極管；其中，

生長MgInN/ZnGaN超晶格層，進一步包括：

在反應腔壓力為500-750mbar、溫度為950-1000℃，通入流量為50000-55000sccm的NH₃、50-70sccm的TMGa、90-110L/min的H₂、1200-1400sccm的TMIn、900-1000sccm的Cp₂Mg及1000sccm-1500sccm的二甲基鋅DMZn生長MgInN/ZnGaN超晶格層：

在反應腔壓力為500-750mbar、溫度為950-1000℃，通入流量為50000-55000sccm的NH₃、90-110L/min的H₂、1200-1400sccm的TMIn及900-1000sccm的Cp₂Mg，生長厚度為8-20nm的MgInN層，其中，In摻雜濃度為3E19-4E19atom/cm³，Mg摻雜濃度為1E19-1E20atom/cm³；

在反應腔壓力為500-750mbar、溫度為950-1000℃，通入流量為50000-55000sccm的NH₃、90-110L/min的H₂、50-70sccm的TMGa及1000sccm-1500sccm的二甲基鋅生長厚度為12-25nm的ZnGaN層，其中，Zn摻雜濃度為1E18-5E18atom/cm³；

周期性交替生長所述MgInN層和所述ZnGaN層得到MgInN/ZnGaN超晶格層，其中，生長周期為10-25；

降溫冷卻得到發(fā)光二極管，進一步包括：

降溫至650-680℃后保溫20-30min，接著關(guān)閉加熱系統(tǒng)、關(guān)閉給氣系統(tǒng)隨爐冷卻得到發(fā)光二極管。

進一步地，其中，處理藍寶石襯底為：

在1000-1100℃的氫氣氣氛下，通入100L/min-130L/min的H₂，保持反應腔壓力為100-300mbar的條件下，處理藍寶石襯底5-10分鐘。

進一步地，其中，生長低溫緩沖層GaN為：

在溫度為500-600℃、反應腔壓力為300-600mbar、通入流量為10000-20000sccm的NH₃、50-100sccm的TMGa及100L/min-130L/min的H₂的條件下，在所述藍寶石襯底上生長厚度為20-40nm的低溫緩沖層GaN。

進一步地，其中，該方法包括：

升高溫度至1000-1100℃，保持反應腔壓力為300-600mbar，通入流量為30000-40000sccm的NH₃及100L/min-130L/min的H₂的條件下，保持溫度穩(wěn)定持續(xù)300-500秒，將所述低溫緩沖層GaN腐蝕成不規(guī)則的島狀。

進一步地，其中，生長不摻雜GaN層為：

在溫度為1000-1200℃、反應腔壓力為300-600mbar、通入流量為30000-40000sccm的NH₃、200-400sccm的TMGa及100-130L/min的H₂的條件下，持續(xù)生長厚度為2-4μm的不摻雜GaN層。

進一步地，其中，生長摻雜Si的N型GaN層為：

在反應腔壓力為300-600mbar、溫度為1000-1200℃、通入流量為30000-60000sccm的NH₃、200-400sccm的TMGa、100-130L/min的H₂及20-50sccm的SiH₄的條件下，持續(xù)生長厚度為3-4μm的摻雜Si的N型GaN層，其中，Si摻雜濃度為5E18-1E19atom/cm³。

進一步地，其中，生長In_xGa_(1-x)N/GaN發(fā)光層為：

在反應腔壓力為300-400mbar、溫度為700-750℃、通入流量為50000-70000sccm的NH₃、20-40sccm的TMGa、1500-2000sccm的TMIn及100-130L/min的N₂的條件下，生長厚度為2.5-3.5nm的摻雜In的In_xGa_(1-x)N層(x＝0.20-0.25)，發(fā)光波長450-455nm；

升高溫度至750-850℃，在反應腔壓力為300-400mbar、通入流量為50000-70000sccm的NH₃、20-100sccm的TMGa及100-130L/min的N₂的條件下，生長厚度為8-15nm的GaN層；

周期性交替生長所述In_xGa_(1-x)N層和GaN層得到In_xGa₍₁-_x)N/GaN發(fā)光層，其中，生長周期數(shù)為7-15個。

進一步地，其中，生長P型AlGaN層為：

在反應腔壓力為200-400mbar、溫度為900-950℃、通入流量為50000-70000sccm的NH₃、30-60sccm的TMGa、100-130L/min的H₂、100-130sccm的TMAl及1000-1300sccm的Cp₂Mg的條件下，持續(xù)生長厚度為50-100nm的P型AlGaN層，其中，Al摻雜濃度為1E20-3E20atom/cm³，Mg摻雜濃度為1E19-1E20atom/cm³。

進一步地，其中，生長摻鎂的P型GaN層為：

在反應腔壓力為400-900mbar、溫度為950-1000℃、通入流量為50000-70000sccm的NH₃、20-100sccm的TMGa、100-130L/min的H₂及1000-3000sccm的Cp₂Mg的條件下，持續(xù)生長厚度為50-200nm的摻鎂的P型GaN層，其中，Mg摻雜濃度為1E19-1E20atom/cm³。

另一方面，本發(fā)明還提供一種發(fā)光二極管，由下至上依次包括：藍寶石襯底、低溫緩沖層GaN、不摻雜GaN層、摻雜Si的N型GaN層、MgInN/ZnGaN超晶格層、In_xGa_(1-x)N/GaN發(fā)光層、P型AlGaN層及摻鎂的P型GaN層；其中，所述MgInN/ZnGaN超晶格層由如下步驟制得：

在反應腔壓力為500-750mbar、溫度為950-1000℃，通入流量為50000-55000sccm的NH₃、50-70sccm的TMGa、90-110L/min的H₂、1200-1400sccm的TMIn、900-1000sccm的Cp₂Mg及1000sccm-1500sccm的二甲基鋅生長MgInN/ZnGaN超晶格層：

在反應腔壓力為500-750mbar、溫度為950-1000℃，通入流量為50000-55000sccm的NH₃、90-110L/min的H₂、1200-1400sccm的TMIn及900-1000sccm的Cp₂Mg，生長厚度為8-20nm的MgInN層，其中，In摻雜濃度為3E19-4E19atom/cm³，Mg摻雜濃度為1E19-1E20atom/cm³；

在反應腔壓力為500-750mbar、溫度為950-1000℃，通入流量為50000-55000sccm的NH₃、90-110L/min的H₂、50-70sccm的TMGa及1000sccm-1500sccm的二甲基鋅生長厚度為12-25nm的ZnGaN層，其中，Zn摻雜濃度為1E18-5E18atom/cm³；

周期性交替生長所述MgInN層和所述ZnGaN層得到MgInN/ZnGaN超晶格層，其中，生長周期為10-25。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的發(fā)光二極管外延生長方法及發(fā)光二極管，實現(xiàn)了如下的有益效果：

(1)本發(fā)明所述的發(fā)光二極管外延生長方法及發(fā)光二極管，在摻雜Si的N型GaN層上生長MgInN/ZnGaN超晶格層，利用MgInN層的高能帶作為勢壘來阻擋發(fā)光層量子阱MQW注入的電子，從而防止了電子過多的進入P層產(chǎn)生非發(fā)光復合，同時還能夠提高空穴的遷移率，提升了電子和空穴在發(fā)光層MQW區(qū)域分布的均衡性，從而有效提高電子和空穴的復合幾率，提升了LED的發(fā)光效率。

(2)本發(fā)明所述的發(fā)光二極管外延生長方法及發(fā)光二極管，在摻雜Si的N型GaN層上生長MgInN/ZnGaN超晶格層，該MgInN/ZnGaN超晶格層中MgInN與ZnGaN的晶格不匹配，在界面處會產(chǎn)生二維空穴氣，借助二維空穴氣，能夠提高空穴橫向擴展效率，使得發(fā)光層電流的分布變得均勻，進而提高了LED在大電流注入下發(fā)光效率。

當然，實施本發(fā)明的任一產(chǎn)品必不特定需要同時達到以上所述的所有技術(shù)效果。

通過以下參照附圖對本發(fā)明的示例性實施例的詳細描述，本發(fā)明的其它特征及其優(yōu)點將會變得清楚。

附圖說明

被結(jié)合在說明書中并構(gòu)成說明書的一部分的附圖示出了本發(fā)明的實施例，并且連同其說明一起用于解釋本發(fā)明的原理。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中LED結(jié)構(gòu)外延生長方法的流程示意圖；

圖2為圖1中方法制備得到LED的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例1中所述發(fā)光二極管外延生長方法的流程示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例1中所述發(fā)光二極管外延生長方法制備得到的光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例2中所述發(fā)光二極管外延生長方法的流程示意圖。

具體實施方式

現(xiàn)在將參照附圖來詳細描述本發(fā)明的各種示例性實施例。應注意到：除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數(shù)字表達式和數(shù)值不限制本發(fā)明的范圍。

以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本發(fā)明及其應用或使用的任何限制。

對于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù)、方法和設(shè)備可能不作詳細討論，但在適當情況下，所述技術(shù)、方法和設(shè)備應當被視為說明書的一部分。

在這里示出和討論的所有例子中，任何具體值應被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實施例的其它例子可以具有不同的值。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步討論。

實施例1

如圖1和圖2所示，圖1為現(xiàn)有技術(shù)中LED結(jié)構(gòu)外延生長方法的流程示意圖；圖2為圖1中方法制備得到LED的結(jié)構(gòu)示意圖。現(xiàn)有技術(shù)中LED結(jié)構(gòu)外延生長方法包括如下步驟：

步驟101、處理藍寶石襯底：

在1000-1100℃的氫氣氣氛下，通入100L/min-130L/min的H₂，保持反應腔壓力為100-300mbar(氣壓單位)，處理藍寶石襯底5-10分鐘。

步驟102、生長低溫緩沖層GaN：

降溫至500-600℃下，保持反應腔壓力300-600mbar，通入流量為10000-20000sccm(sccm備注標準毫升每分鐘)的NH₃、50-100sccm的TMGa及100L/min-130L/min的H₂，在藍寶石襯底上生長厚度為20-40nm的低溫緩沖層GaN。

步驟103、低溫緩沖層GaN腐蝕處理：

升高溫度至1000-1100℃，保持反應腔壓力300-600mbar，通入流量為30000-40000sccm的NH₃及100L/min-130L/min的H₂，保持溫度穩(wěn)定持續(xù)300-500秒將低溫緩沖層GaN腐蝕成不規(guī)則的島狀。

步驟104、生長不摻雜的GaN層：

升高溫度到1000-1200℃，保持反應腔壓力300-600mbar，通入流量為30000-40000sccm(sccm備注標準毫升每分鐘)的NH₃、200-400sccm的TMGa及100-130L/min的H₂，持續(xù)生長厚度為2-4μm的不摻雜GaN層。

步驟105、生長第一摻雜Si的N型GaN層：

保持反應腔壓力、溫度不變，通入流量為30000-60000sccm(sccm備注標準毫升每分鐘)的NH₃、200-400sccm的TMGa、100-130L/min的H₂及20-50sccm的SiH₄，持續(xù)生長厚度為3-4μm第一摻雜Si的N型GaN層，其中，Si摻雜濃度5E18atoms/cm3-1E19atoms/cm³(備注1E19代表10的19次方，以此類推，atoms/cm³摻雜濃度單位下同)。

步驟106、生長第二摻雜Si的N型GaN層：

保持反應腔壓力、溫度不變，通入流量為30000-60000sccm(sccm備注標準毫升每分鐘)的NH₃、200-400sccm的TMGa、100-130L/min的H₂及2-10sccm的SiH₄，持續(xù)生長厚度為200-400nm的第二摻雜Si的N型GaN層，其中，Si摻雜濃度為5E17-1E18atoms/cm³。

步驟107、生長In_xGa_(1-x)N/GaN發(fā)光層：

保持反應腔壓力為300-400mbar、溫度為700-750℃，通入流量為50000-70000sccm的NH₃、20-40sccm的TMGa、1500-2000sccm的TMIn及100-130L/min的N₂，生長厚度為2.5-3.5nm的摻雜In的In_xGa_(1-x)N層(x＝0.20-0.25)，發(fā)光波長450-455nm；

接著升高溫度至750-850℃，保持反應腔壓力300-400mbar通入流量為50000-70000sccm的NH₃、20-100sccm的TMGa及100-130L/min的N₂，生長厚度為8-15nm的GaN層；

然后重復In_xGa_(1-x)N層的生長，然后重復GaN層的生長，交替生長得到In_xGa_(1-x)N/GaN發(fā)光層，控制周期數(shù)為7-15個。

步驟108、生長P型AlGaN層：

保持反應腔壓力為200-400mbar、溫度為900-950℃，通入流量為50000-70000sccm的NH₃、30-60sccm的TMGa、100-130L/min的H₂、100-130sccm的TMAl及1000-1300sccm的Cp₂Mg，持續(xù)生長厚度為50-100nm的P型AlGaN層，其中，Al摻雜濃度1E20-3E20，Mg摻雜濃度1E19-1E20。

步驟109、生長摻鎂的P型GaN層：

保持反應腔壓力為400-900mbar、溫度為950-1000℃，通入流量為50000-70000sccm的NH₃、20-100sccm的TMGa、100-130L/min的H₂及1000-3000sccm的Cp₂Mg，持續(xù)生長厚度為50-200nm的摻鎂的P型GaN層，其中，Mg摻雜濃度1E19-1E20。

步驟110、降溫、冷卻：

最后降溫至650-680℃，保溫20-30min，接著關(guān)閉加熱系統(tǒng)、關(guān)閉給氣系統(tǒng)，隨爐冷卻。

圖2中LED的結(jié)構(gòu)包括：基板藍寶石襯底201、低溫緩沖層GaN層202、不摻雜的GaN層203、摻雜Si的N型GaN層204、發(fā)光層205(由In_xGa_(1-x)N層和GaN層周期性生長得到)、P型AlGaN層206、摻Mg的P型GaN層207、ITO層208、保護層SiO₂層209、P電極210及N電極211。

通過現(xiàn)有技術(shù)制備得到的LED在工作時，電子可以以較快的速度由N型GaN層傳播到發(fā)光層，造成縱向傳播的電子出現(xiàn)擁擠的情況，導致LED中發(fā)光層電流的分布變得不均勻，進而影響到LED的發(fā)光效率。為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，本實施例提供一種如下的發(fā)光二極管外延生長方法：

如圖3所示，為本實施中所述發(fā)光二極管外延生長方法的流程示意圖，本實施例所述的方法運用金屬有機化合物化學氣相沉淀(MOCVD)來生長高亮度的GaN基LED外延片。采用高純H2或高純N2或高純H2和高純N2的混合氣體作為載氣，高純NH3作為N源，金屬有機源三甲基鎵(TMGa)作為鎵源，三甲基銦(TMIn)作為銦源，N型摻雜劑為硅烷(SiH₄)，三甲基鋁(TMAl)作為鋁源P型摻雜劑為二茂鎂(CP₂Mg)，襯底為藍寶石，反應壓力在70mbar到900mbar之間。具體生長方式包括如下步驟：

步驟301、處理藍寶石襯底。

步驟302、生長低溫緩沖層GaN。

步驟303、低溫緩沖層GaN腐蝕處理

步驟304、生長不摻雜GaN層。

步驟305、生長摻雜Si的N型GaN層。

步驟306、生長MgInN/ZnGaN超晶格層：在反應腔壓力為500-750mbar、溫度為950-1000℃，通入流量為50000-55000sccm的NH₃、50-70sccm的TMGa、90-110L/min的H₂、1200-1400sccm的TMIn、900-1000sccm的Cp₂Mg及1000sccm-1500sccm的二甲基鋅生長MgInN/ZnGaN超晶格層。

在一些可選的實施例中，在反應腔壓力為500-750mbar、溫度為950-1000℃，通入流量為50000-55000sccm的NH₃、90-110L/min的H₂、1200-1400sccm的TMIn及900-1000sccm的Cp₂Mg，生長厚度為8-20nm的MgInN層，其中，In摻雜濃度為3E19-4E19atom/cm³，Mg摻雜濃度為1E19-1E20atom/cm³；

在反應腔壓力為500-750mbar、溫度為950-1000℃，通入流量為50000-55000sccm的NH₃、90-110L/min的H₂、50-70sccm的TMGa及1000sccm-1500sccm的二甲基鋅(DMZn)生長厚度為12-25nm的ZnGaN層，其中，Zn摻雜濃度為1E18-5E18atom/cm³；

周期性交替生長所述MgInN層和所述ZnGaN層得到MgInN/ZnGaN超晶格層，其中，生長周期為10-25。

MgInN/ZnGaN超晶格層中的MgInN層具有高能帶，通過MgInN層的高能帶作為勢磊阻擋電子過快傳播，防止了電子過多的進入P層產(chǎn)生非發(fā)光復合的情況，使得發(fā)光層中電子和空穴的分布變得均勻，進而提升了LED的發(fā)光效率。

步驟307、生長In_xGa_(1-x)N/GaN發(fā)光層。

步驟308、生長P型AlGaN層。

步驟309、生長摻鎂的P型GaN層。

步驟310、降溫冷卻得到發(fā)光二極管：

降溫至650-680℃后保溫20-30min，接著關(guān)閉加熱系統(tǒng)、關(guān)閉給氣系統(tǒng)隨爐冷卻得到發(fā)光二極管。

如圖4所示，為本實施例所述發(fā)光二極管外延生長方法制備得到的光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖，該光二極管包括：基板藍寶石襯底401、低溫緩沖層GaN層402、不摻雜的GaN層403、摻雜Si的N型GaN層404、MgInN/ZnGaN超晶格層405、發(fā)光層406(由In_xGa_(1-x)N層和GaN層周期性生長得到)、P型AlGaN層407、摻Mg的P型GaN層408、ITO層409、保護層SiO₂層410、P電極411及N電極412。

實施例2

如圖5所示，為本實施例所述發(fā)光二極管外延生長方法的流程示意圖，該方法包括如下步驟：

步驟501、處理藍寶石襯底：在1000-1100℃的的氫氣氣氛下，通入100L/min-130L/min的H₂，保持反應腔壓力為100-300mbar的條件下，處理藍寶石襯底5-10分鐘。

步驟502、生長低溫緩沖層GaN：在溫度為500-600℃、反應腔壓力為300-600mbar、通入流量為10000-20000sccm的NH₃、50-100sccm的TMGa及100L/min-130L/min的H₂的條件下，在藍寶石襯底上生長厚度為20-40nm的低溫緩沖層GaN。

步驟503、低溫緩沖層GaN腐蝕處理：升高溫度至1000-1100℃，保持反應腔壓力為300-600mbar，通入流量為30000-40000sccm的NH₃及100L/min-130L/min的H₂的條件下，保持溫度穩(wěn)定持續(xù)300-500秒將所述低溫緩沖層GaN腐蝕成不規(guī)則的島狀。

步驟504、生長不摻雜GaN層：在溫度為1000-1200℃、反應腔壓力為300-600mbar、通入流量為30000-40000sccm的NH₃、200-400sccm的TMGa及100-130L/min的H₂的條件下，持續(xù)生長2-4μm的不摻雜GaN層。

步驟505、生長摻雜Si的N型GaN層：在反應腔壓力為300-600mbar、溫度為1000-1200℃、通入流量為30000-60000sccm的NH₃、200-400sccm的TMGa、100-130L/min的H₂及20-50sccm的SiH₄的條件下，持續(xù)生長厚度為3-4μm的摻雜Si的N型GaN層，其中，Si摻雜濃度為5E18-1E19atom/cm³。

步驟506、生長MgInN/ZnGaN超晶格層：在反應腔壓力為500-750mbar、溫度為950-1000℃，通入流量為50000-55000sccm的NH3、50-70sccm的TMGa、90-110L/min的H2、1200-1400sccm的TMIn、900-1000sccm的Cp2Mg及1000sccm-1500sccm的二甲基鋅生長MgInN/ZnGaN超晶格層。

在一些可選的實施例中，生長MgInN/ZnGaN超晶格層可以為：在反應腔壓力為500-750mbar、溫度為950-1000℃，通入流量為50000-55000sccm的NH₃、90-110L/min的H₂、1200-1400sccm的TMIn及900-1000sccm的Cp₂Mg，生長厚度為8-20nm的MgInN層，其中，In摻雜濃度為3E19-4E19atom/cm³，Mg摻雜濃度為1E19-1E20atom/cm³；

在反應腔壓力為500-750mbar、溫度為950-1000℃，通入流量為50000-55000sccm的NH₃、90-110L/min的H₂、50-70sccm的TMGa及1000sccm-1500sccm的二甲基鋅生長厚度為12-25nm的ZnGaN層，其中，Zn摻雜濃度為1E18-5E18atom/cm³；

周期性交替生長所述MgInN層和所述ZnGaN層得到MgInN/ZnGaN超晶格層，其中，生長周期為10-25。本實施例并不限定MgInN層和ZnGaN層的先后生長順序，也可以先生長ZnGaN層，再生長MgInN層，再周期性交替生長ZnGaN層和MgInN層得到MgInN/ZnGaN超晶格層。

MgInN/ZnGaN超晶格層中的MgInN層具有高能帶，通過MgInN層的高能帶作為勢磊阻擋電子過快傳播，防止了電子過多的進入P層產(chǎn)生非發(fā)光復合的情況，使得發(fā)光層中電子和空穴的分布變得均勻，進而提升了LED的發(fā)光效率。

步驟507、生長In_xGa_(1-x)N層：在反應腔壓力為300-400mbar、溫度為700-750℃、通入流量為50000-70000sccm的NH₃、20-40sccm的TMGa、1500-2000sccm的TMIn及100-130L/min的N₂的條件下，生長厚度為2.5-3.5nm的摻雜In的In_xGa_(1-x)N層(x＝0.20-0.25)，發(fā)光波長450-455nm。

步驟508、生長GaN層：升高溫度至750-850℃，在反應腔壓力為300-400mbar、通入流量為50000-70000sccm的NH₃、20-100sccm的TMGa及100-130L/min的N₂的條件下，生長厚度為8-15nm的GaN層；

步驟509、生長In_xGa_(1-x)N/GaN發(fā)光層：周期性交替生長所述In_xGa_(1-x)N層和GaN層得到In_xGa_(1-x)N/GaN發(fā)光層，其中，生長周期數(shù)為7-15個。本實施例并不限定In_xGa_(1-x)N層和GaN層的先后生長順序，也可以先生長GaN層，再生長In_xGa_(1-x)N層，再周期性交替生長GaN層和In_xGa_(1-x)N層得到In_xGa_(1-x)N/GaN發(fā)光層。

步驟510、生長P型AlGaN層：在反應腔壓力為200-400mbar、溫度為900-950℃、通入流量為50000-70000sccm的NH₃、30-60sccm的TMGa、100-130L/min的H₂、100-130sccm的TMAl及1000-1300sccm的Cp₂Mg的條件下，持續(xù)生長厚度為50-100nm的P型AlGaN層，其中，Al摻雜濃度為1E20-3E20atom/cm³，Mg摻雜濃度1E19-1E20atom/cm³。

步驟511、生長摻鎂的P型GaN層：在反應腔壓力為400-900mbar、溫度為950-1000℃、通入流量為50000-70000sccm的NH₃、20-100sccm的TMGa、100-130L/min的H₂及1000-3000sccm的Cp₂Mg的條件下，持續(xù)生長厚度為50-200nm的摻鎂的P型GaN層，其中，Mg摻雜濃度為1E19-1E20atom/cm³。

步驟512、降溫冷卻得到發(fā)光二極管：降溫至650-680℃后保溫20-30min，接著關(guān)閉加熱系統(tǒng)、關(guān)閉給氣系統(tǒng)隨爐冷卻得到發(fā)光二極管。

實施例3

本實施例提供一種本發(fā)明方案的發(fā)光二極管與傳統(tǒng)方案的發(fā)光二極管的發(fā)光性能對比實施例。本實施例的對比方法包括如下內(nèi)容：

根據(jù)傳統(tǒng)的LED的生長方法制備樣品1，根據(jù)本發(fā)明描述的方法制備樣品2；樣品1和樣品2外延生長方法參數(shù)不同點在于：樣品2的制備過程生長了MgInN/ZnGaN超晶格層，樣品1和樣品2的其它外延層生長條件完全一樣(請參考表1)。將樣品1和樣品2在相同的前工藝條件下鍍上厚度約為150nm的ITO層，并在相同的條件下鍍厚度約為1500nm的Cr/Pt/Au電極，相同的條件下鍍厚度約為100nm的SiO₂保護層，然后在相同的條件下將樣品研磨切割成635μm*635μm(25mil*25mil)的芯片顆粒，然后樣品1和樣品2在相同位置各自挑選100顆晶粒，在相同的封裝工藝下，封裝成白光LED。然后采用積分球在驅(qū)動電流350mA條件下測試樣品1和樣品2的光電性能。

如下為樣品1和樣品2的發(fā)光層生長參數(shù)的對比表及樣品1和樣品2電性的測試參數(shù)對比表。

表1、發(fā)光層生長參數(shù)的對比表

表2、樣品1和樣品2產(chǎn)品電性測試參數(shù)對比表

從表1和表2中可以看出：將樣品1和樣品2產(chǎn)品電性測試參數(shù)的數(shù)據(jù)進行分析對比，本發(fā)明提供的LED生長方法制備得到的LED光效較高、其它各項LED電性參數(shù)也變好，實驗數(shù)據(jù)證明了本發(fā)明方法能提升LED產(chǎn)品光效的可行性。

通過上述實施例可知，本發(fā)明的發(fā)光二極管外延生長方法及發(fā)光二極管，達到了如下的有益效果：

(1)本發(fā)明所述的發(fā)光二極管外延生長方法及發(fā)光二極管，在摻雜Si的N型GaN層上生長MgInN/ZnGaN超晶格層，利用MgInN層的高能帶作為勢壘來阻擋發(fā)光層量子阱MQW注入的電子，從而防止了電子過多的進入P層產(chǎn)生非發(fā)光復合，同時還能夠提高空穴的遷移率，提升了電子和空穴在發(fā)光層MQW區(qū)域分布的均衡性，從而有效提高電子和空穴的復合幾率，提升了LED的發(fā)光效率。

(2)本發(fā)明所述的發(fā)光二極管外延生長方法及發(fā)光二極管，在摻雜Si的N型GaN層上生長MgInN/ZnGaN超晶格層，該MgInN/ZnGaN超晶格層中MgInN與ZnGaN的晶格不匹配，在界面處會產(chǎn)生二維空穴氣，借助二維空穴氣，能夠提高空穴橫向擴展效率，使得發(fā)光層電流的分布變得均勻，進而提高了LED在大電流注入下發(fā)光效率。

本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應明白，本發(fā)明的實施例可提供為方法、裝置、或計算機程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可采用完全硬件實施例、完全軟件實施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實施例的形式。而且，本發(fā)明可采用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲器、CD-ROM、光學存儲器等)上實施的計算機程序產(chǎn)品的形式。

雖然已經(jīng)通過例子對本發(fā)明的一些特定實施例進行了詳細說明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應該理解，以上例子僅是為了進行說明，而不是為了限制本發(fā)明的范圍。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應該理解，可在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，對以上實施例進行修改。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求來限定。