发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管与流程

1.本发明涉及半导体光电器件领域，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：

2.目前紫外led主要采用algan作为主要生长材料，其外延结构具体包括aln缓冲层、非掺杂algan层、n型algan层、有源层、电子阻挡层、p型algan层以及p型接触层。其中，有源层（多量子阱层）为algan材质，由于al原子粘性系数大，迁移率较低，难以制备高晶体质量的algan薄膜。故在algan多量子阱存在较大的自发极化与压电极化效应引起的内建电场，这使得量子阱的能带弯曲，从而导致电子空穴波函数在空间上的分离，降低了电子空穴的辐射复合效率，降低了发光效率。


技术实现要素：

3.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及其制备方法，其可有效提升发光效率。
4.本发明还要解决的技术问题在于，提供一种发光二极管，其发光效率高。
5.为了解决上述问题，本发明公开了一种发光二极管外延片，包括衬底和依次沉积于所述衬底上的缓冲层、非掺杂algan层、n型algan层、有源层、电子阻挡层、p型algan层和p型接触层；所述有源层包括多个交替层叠的量子阱层和量子垒层；每个所述量子阱层均包括依次层叠的si掺aln层、al量子点层、algan包裹层和algan覆盖层；其中，所述aln量子点层包括多个阵列分布于所述si掺aln层上的al量子点；所述algan包裹层包括多个一一包裹于所述al量子点上的algan包裹壳。
6.作为上述技术方案的改进，所述algan包裹层中al组分的占比大于所述algan覆盖层中al组分的占比。
7.作为上述技术方案的改进，所述algan包裹层中al组分占比为0.4~0.45，所述algan覆盖层中al组分占比为0.25~0.4。
8.作为上述技术方案的改进，所述si掺aln层的厚度为0.1nm~10nm，其si掺杂浓度为1
×
10
16
cm-3
~1
×
10
18
cm-3
；所述al量子点的高度为0.1nm~5nm，相邻al量子点之间的距离为10nm~30nm；所述algan包裹壳的厚度为0.5nm~10nm；所述algan覆盖层的厚度为0.5nm~4.5nm。
9.作为上述技术方案的改进，所述algan包裹壳截面形状为球形或半球形。
10.作为上述技术方案的改进，所述有源层的层叠周期数为2~20；所述量子垒层为al
x
ga
1-x
n层，其厚度为3nm~15nm，x=0.6~0.8。
11.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，其包括：
提供衬底，在所述衬底上依次生长缓冲层、非掺杂algan层、n型algan层、有源层、电子阻挡层、p型algan层和p型接触层；所述有源层包括多个交替层叠的量子阱层和量子垒层；其中，每个所述量子阱层均包括依次层叠的si掺aln层、al量子点层、algan包裹层和algan覆盖层；其中，所述aln量子点层包括多个阵列分布于所述si掺aln层上的al量子点；所述algan包裹层包括多个一一包裹于所述al量子点上的algan包裹壳。
12.作为上述技术方案的改进，所述si掺aln层的生长温度为900℃~1100℃，生长压力为50torr~300torr；所述al量子点层的生长温度为850℃~950℃，生长压力为300torr~500torr；所述algan包裹层的生长温度为800℃~900℃，生长压力为300torr~500torr，v/ⅲ比为500~1500；所述algan覆盖层的生长温度为1000℃~1200℃，生长压力为50torr~300torr，v/ⅲ比为2000~3000。
13.作为上述技术方案的改进，所述si掺aln层、algan覆盖层的生长气氛为n2和nh3的混合气体；其中，n2和nh3的体积比1:10~10:1。
14.相应的，本发明还公开了一种发光二极管，其包括上述的发光二极管外延片。
15.实施本发明，具有如下有益效果：1. 本发明的发光二极管外延片中，每个量子阱层均包括si掺aln层、al量子点层、algan包裹层和algan覆盖层；其中，si掺aln层中引入了si，其可以有效屏蔽由于失配应力导致的压电场，缓解qcse效应的不良影响，提高辐射复合效率。并且，si掺aln层为后续al量子点层提供了平整的表面，减小了al量子点层的接触角，避免了因al原子迁移率过低而造成al量子点层中al原子的团聚。al量子点层则保证了后续沉积的algan包裹层的分布密度，避免algan包裹层中algan包裹壳过早融合带来的晶体质量下降问题。algan包裹层促进了后续algan覆盖层中al组分的均匀分布，避免了al原子团聚，强化了量子阱局域化效应。因此，通过缓解qcse效应的不良影响，提高晶格质量，提升辐射复合的效率，有效提升了本发明的发光二极管外延片的发光效率。
16.2. 本发明中algan包裹层包括多个相互分离的algan包裹壳，其可有效释放应力，弱化qcse效应的不利影响。并且，algan包裹层中al组分的占比大于algan覆盖层中al组分的占比，有效缓解了si掺aln层、al量子点层与algan包裹层之间的晶格失配，进一步弱化了qcse效应的不利影响，提升了发光二极管的发光效率。
17.3. 本发明的发光二极管外延片中，控制algan覆盖层的厚度为0.5nm~4.5nm，其厚度小于电子的德布罗意波长，电子和空穴的能级为分立的量子化能级，具有显著的量子限制效应，进而提升辐射复合速率，提升了发光效率。
附图说明
18.图1是本发明一实施例中发光二极管外延片的结构示意图；图2是本发明一实施例中量子阱层的结构示意图；图3是本发明一实施例中发光二极管外延片的制备方法流程图。
具体实施方式
19.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明作进一步地详细描述。
20.参考图1和图2，本发明公开了一种发光二极管外延片，包括衬底1和依次沉积于衬底1上的缓冲层2、非掺杂algan层3、n型algan层4、有源层5、电子阻挡层6、p型algan层7和p型接触层8。其中，有源层5为周期性结构，周期数为2~20。每个周期的有源层5均包括依次层叠的量子阱层51和量子垒层52。每个量子阱层51均包括依次层叠的si掺aln层511、al量子点层512、algan包裹层513和algan覆盖层514。
21.由于al原子粘性系数大，迁移率低。导致algan材料薄膜的晶体质量低，这使得传统的algan材质的有源层中存在较大的晶格失配引起的压电场，导致qcse效应强。本发明先引入了si掺aln层511，其可以有效屏蔽由于失配应力导致的压电场，缓解qcse效应的不良影响，提高辐射复合效率。并且，si掺aln层511为后续al量子点层512提供了平整的表面，减小了al量子点层512的接触角，避免了因al原子迁移率过低而造成al量子点层512中al原子的团聚。具体的，si掺aln层511中si掺杂浓度为5
×
10
15
cm-3
~5
×
10
18
cm-3
，当其si掺杂浓度＜5
×
10
15
cm-3
时，难以有效弱化压电场；当其si掺杂浓度＞5
×
10
18
cm-3
时，有源层5中电子浓度过高，降低辐射复合效率，降低发光效率。示例性的，si掺aln层511中si掺杂浓度为7
×
10
15
cm-3
、2
×
10
16
cm-3
、8
×
10
16
cm-3
、3
×
10
17
cm-3
、8
×
10
17
cm-3
或4
×
10
18
cm-3
，但不限于此。优选的为1
×
10
16
cm-3
~1
×
10
18
cm-3
。
22.si掺aln层511的厚度为0.1nm~15nm，示例性的为0.5nm、2nm、4nm、8nm、10nm、12nm或14nm，但不限于此。优选的为0.1nm~10nm。
23.其中，al量子点层512包括多个阵列分布于si掺aln层511上的al量子点512a，al量子点512a呈三维结构，其不仅作为后续algan包裹层513的分布基础，优化al组分的均匀分布；而且还可从多个方向释放应力，弱化qcse效应。具体的，相邻al量子点512a的间距为5nm~50nm，当其间距＜5nm时，后续生长的algan包裹层513容易合并生长为连续层结构，对al均匀分布的作用不强。当其间距＞50nm时，应力释放作用较差。示例性的，相邻al量子点512a之间的距离为8nm、10nm、14nm、22nm、31nm、42nm或44nm，但不限于此。优选的，相邻al量子点512a的间距为10nm~30nm。
24.al量子点512a的截面呈圆形、三角形、矩形、梯形或多边形（边数≥5），但不限于此。优选的为圆形、半圆形，或底部为矩形，顶部为半圆形；该形状可更好地释放应力。
25.al量子点512a的高度为0.1nm~10nm，示例性的为0.3nm、0.8nm、2nm、3nm、5nm、7nm或9nm，但不限于此。优选的为0.1nm~5nm。需要说明的是，al量子点512a的高度是指al量子点512a最底部（即si掺aln层511处）到最顶部之间的距离。
26.其中，algan包裹层513包括多个一一对应包裹于al量子点512a上的algan包裹壳513a。algan包裹壳513a与al量子点512a适配。即algan包裹壳513a的截面呈圆形、三角形、矩形、梯形或多边形（边数≥5），但不限于此。优选的为圆形、半圆形，或底部为矩形，顶部为半圆形。
27.algan包裹壳513a的厚度为0.5nm~15nm，示例性的为0.8nm、1.5nm、3nm、5nm、8nm、10nm或13nm，但不限于此。优选的为0.5nm~10nm。
28.algan包裹层513中al组分的占比（即al组分的摩尔比）为0.38~0.48，示例性的为
0.39、0.41、0.43、0.45或0.47，但不限于此。优选的为0.4~0.45。
29.其中，algan覆盖层514覆盖于si掺aln层511、algan包裹层513之上，即其完全覆盖了暴露的si掺aln层511和algan包裹层513。algan覆盖层514的厚度为0.5nm~10nm，示例性的为1nm、2nm、3nm、4nm、5nm、7nm或8nm，但不限于此。优选的，在本发明的一个实施例之中，algan覆盖层514的厚度为0.5nm~4.5nm，基于该厚度可显著提升量子限制效应，提升发光二极管外延片的发光效率。
30.其中，algan覆盖层514中al组分占比（即al组分的摩尔比）为0.2~0.45，示例性的为0.22、0.25、0.27、0.32、0.36、0.4或0.44，但不限于此。优选的为0.25~0.4。
31.优选的，在本发明的一个实施例之中，algan包裹层513中al组分的占比大于algan覆盖层514中al组分的占比，基于该设置，可进一步缓解晶格失配，提升发光二极管外延片的发光效率。
32.其中，量子垒层52为al
x
ga
1-x
n层（x=0.55~0.8），其厚度为3nm~15nm，示例性的为4nm、7nm、10nm、11nm或14nm，但不限于此。
33.其中，衬底1为蓝宝石衬底、硅衬底、ga2o3衬底、sic衬底或zno衬底，但不限于此。优选的为蓝宝石衬底。
34.其中，缓冲层2为aln层，其厚度为20nm~200nm，示例性的为30nm、60nm、90nm、120nm、150nm或180nm，但不限于此。
35.其中，非掺杂algan层3的厚度为1μm~5μm，示例性的为1.4μm、1.8μm、2.2μm、2.6μm、3μm、3.5μm、4μm、4.2μm或4.6μm，但不限于此。
36.其中，n型algan层4可提供电子，进而与空穴在有源层5中复合发光。具体的，n型algan层4中的n型掺杂元素为si，但不限于此。n型algan层4中n型掺杂元素的掺杂浓度为1
×
10
19
cm-3
~5
×
10
20
cm-3
，示例性的为3.5
×
10
19
cm-3
、5
×
10
19
cm-3
、2
×
10
20
cm-3
、3
×
10
20
cm-3
、3.5
×
10
20
cm-3
或4.5
×
10
20
cm-3
，但不限于此。具体的，n型algan层4的厚度为1μm~5μm，示例性的为1.4μm、1.8μm、2.2μm、2.6μm、3μm、3.5μm、4μm、4.2μm或4.6μm，但不限于此。
37.其中，电子阻挡层6为alyga
1-y
n层（y=0.7~0.9），但不限于此。具体的，电子阻挡层6的厚度为10nm~100nm，示例性的为15nm、30nm、45nm、60nm、75nm或90nm，但不限于此。
38.其中，p型algan层7的p型掺杂元素为mg，但不限于此。p型algan层7中p型元素的掺杂浓度为5
×
10
19
cm-3
~8
×
10
20
cm-3
，示例性的为6
×
10
19
cm-3
、8
×
10
19
cm-3
、1
×
10
20
cm-3
、3
×
10
20
cm-3
、5
×
10
20
cm-3
或7
×
10
20
cm-3
，但不限于此。p型algan层7的厚度为20nm~200nm，示例性的为40nm、60nm、80nm、120nm、140nm或180nm，但不限于此。
39.其中，p型接触层8为高掺杂浓度的p-algan层。具体的，p型接触层8的p型掺杂元素为mg，但不限于此。p型接触层8中p型元素的掺杂浓度为8
×
10
19
cm-3
~2
×
10
21
cm-3
，示例性的为9
×
10
19
cm-3
、2
×
10
20
cm-3
、4
×
10
20
cm-3
、8
×
10
20
cm-3
或1
×
10
21
cm-3
，但不限于此。p型接触层8的厚度为5nm~50nm，示例性的为7nm、15nm、30nm、40nm或45nm，但不限于此。
40.相应的，参考图3，本发明还公开了一种发光二极管外延片的制备方法，其用于制备上述的发光二极管外延片，其包括以下步骤：s1：提供衬底；s2：在衬底上依次生长缓冲层、非掺杂algan层、n型algan层、有源层、电子阻挡层、p型algan层和p型接触层；
具体的，s2包括：s21：在衬底上生长缓冲层；其中，在本发明的一个实施例之中，通过pvd生长aln层，作为缓冲层，但不限于此。
41.s22：在缓冲层上生长非掺杂algan层；其中，在本发明的一个实施例之中，通过mocvd生长非掺杂algan层，生长温度为1000℃~1300℃，生长压力50torr~500torr，但不限于此。
42.s23：在非掺杂algan层上生长n型algan层；其中，在本发明的一个实施例之中，通过mocvd生长n型algan层，生长温度为1000℃~1300℃，生长压力50torr~500torr，但不限于此。
43.s24：在n型algan层上生长有源层；其中，在本发明的一个实施例之中，通过mocvd周期性生长多个量子阱层和量子垒层，即得到有源层。其中，量子垒层的生长温度为1000℃~1300℃，生长压力为100torr~500torr，但不限于此。
44.其中，每个量子阱层的生长方法为：（i）生长si掺aln层；其中，可通过pvd或mocvd生长si掺aln层，但不限于此。优选的，在本发明的一个实施例之中，通过mocvd生长si掺aln层，其生长温度为900℃~1100℃，生长压力为50torr~300torr。
45.优选的，si掺aln层生长气氛为n2和nh3的混合气体；其中，n2和nh3的体积比1:10~10:1。
46.（ⅱ）在si掺aln层上生长al量子点层；其中，在本发明的一个实施例之中，通过mocvd生长al量子点层，其生长温度为850℃~950℃，生长压力为300torr~500torr；通过低温高压的生长方式，可促进三维生长。
47.需要说明的是，由于本发明在前序引入了si掺aln层，其在生长到n型algan层或algan材质的量子垒层上时，会首先以二维层状模式生长，进而由于晶格失配积累一定的应变。后期生长al量子点层时，会在二维层状模式生长的si掺aln层上形成三维岛，以释放该应变。并且，由于si掺aln层的禁带宽度较大，该三维岛的载流子也受到了限制。因此，才生长形成了多个al量子点，得到了al量子点层。
48.（ⅲ）在al量子点层上生长algan包裹层；其中，在本发明的一个实施例之中，通过mocvd生长algan包裹层，其生长温度为800℃~900℃，生长压力为300torr~500torr，v/ⅲ比为500~1500；通过低温高压低v/ⅲ比的生长方式，可促进三维生长。
49.（ⅳ）在algan包裹层上生长algan覆盖层；其中，在本发明的一个实施例之中，通过mocvd生长algan覆盖层，其生长温度为1000℃~1200℃，生长压力为50torr~300torr，v/ⅲ比为2000~3000。通过高温低压高v/ⅲ比的生长方式，可促进二维生长，使得algan覆盖层平铺覆盖整个步骤（ⅲ）得到的衬底的表面。
50.优选的，algan覆盖层的生长气氛为n2和nh3的混合气体；其中，n2和nh3的体积比1:10~10:1。
51.s25：在有源层上生长电子阻挡层；其中，在本发明的一个实施例之中，通过mocvd生长电子阻挡层，生长温度为1000℃~1100℃，生长压力100torr~300torr。
52.s26：在电子阻挡层上生长p型algan层；其中，在本发明的一个实施例之中，通过mocvd生长p型algan层，生长温度为1000℃~1100℃，生长压力100torr~600torr。
53.s27：在p型algan层上生长p型接触层；其中，在本发明的一个实施例之中，通过mocvd生长p型接触层，生长温度为900℃~1100℃，生长压力100torr~600torr。
54.下面以具体实施例对本发明进行进一步说明，需要说明的是，除特殊说明外，本发明各实施例采用的制备设备均为mocvd，采用载气为高纯h2、高纯n2或两者的混合气体；高纯nh3作为n源，三甲基镓（tmga）和/或三乙基镓（tega）作为镓源，三甲基铝（tmal）作为铝源，硅烷（sih4）作为n型掺杂剂，二茂镁（cp2mg）作为p型掺杂剂。
55.实施例1本实施例提供一种发光二极管外延片，参考图1、图2，其包括衬底1和依次沉积于衬底1上的缓冲层2、非掺杂algan层3、n型algan层4、有源层5、电子阻挡层6、p型algan层7和p型接触层8。
56.其中，衬底1为蓝宝石衬底。缓冲层2为aln层，其厚度为100nm。非掺杂algan层3的厚度为2.4μm，n型algan层4的厚度为2μm，si掺杂浓度为3
×
10
19
cm-3
。
57.其中，有源层5为周期性交替堆叠的量子阱层51和量子垒层52，堆叠周期数为10。量子垒层52为al
x
ga
1-x
n层（x=0.7），其厚度为12nm。每个量子阱层51均包括si掺aln层511、al量子点层512、algan包裹层513和algan覆盖层514。其中，si掺aln层511中si掺杂浓度为8
×
10
15
cm-3
，厚度为12nm。al量子点层512包括多个阵列分布于si掺aln层511上的al量子点512a，al量子点512a的截面呈半圆形，相邻al量子点512a的间距为9.5nm，al量子点512a的高度为8nm。algan包裹层513包括多个一一对应包裹于al量子点512a上的algan包裹壳513a。algan包裹壳513a与al量子点512a适配。algan包裹壳513a的厚度为12nm，algan包裹层513中al组分的占比为0.4。其中，algan覆盖层514的厚度为6nm，algan覆盖层514中al组分占比为0.4。
58.其中，电子阻挡层6为alyga
1-y
n层（y=0.8），厚度为30nm。p型algan层7的厚度为100nm，mg掺杂浓度为7
×
10
19
cm-3
。p型接触层8为重p型掺杂的algan层，其mg掺杂浓度为1
×
10
20
cm-3
，厚度为10nm。
59.本实施例中发光二极管外延片的制备方法为：（1）提供衬底；（2）在衬底上生长缓冲层；具体的，在pvd中溅射aln层。
60.（3）在缓冲层上生长非掺杂algan层；其中，通过mocvd生长非掺杂algan层，生长温度为1200℃，生长压力100torr。
61.（4）在非掺杂algan层上生长n型algan层；其中，通过mocvd生长n型algan层，生长温度为1200℃，生长压力100torr。
62.（5）在n型algan层上生长有源层；其中，通过mocvd周期性生长多个量子阱层和量子垒层，即得到有源层。其中，量子垒层的生长温度为1200℃，伸张压力为200torr。
63.其中，每个量子阱层的生长方法为：（i）生长si掺aln层；其中，通过mocvd生长si掺aln层，生长温度为920℃，生长压力为200torr。生长气氛为n2和nh3的混合气体，两者的体积比为1:5。
64.（ⅱ）在si掺aln层上生长al量子点层；其中，通过mocvd生长al量子点层，其生长温度为860℃，生长压力为450torr。
65.（ⅲ）在al量子点层上生长algan包裹层；其中，通过mocvd生长algan包裹层，其生长温度为820℃，生长压力为480torr，v/ⅲ比为800。
66.（ⅳ）在algan包裹层上生长algan覆盖层；其中，通过mocvd生长algan覆盖层，其生长温度为1180℃，生长压力为110torr，v/ⅲ比为2700。生长气氛为n2和nh3的混合气体，两者的体积比为1:3。
67.（6）在有源层上生长电子阻挡层；其中，通过mocvd生长电子阻挡层，生长温度为1080℃，生长压力200torr。
68.（7）在电子阻挡层上生长p型algan层；其中，通过mocvd生长p型algan层，生长温度为1050℃，生长压力200torr。
69.（8）在p型algan层上生长p型接触层；其中，通过mocvd生长p型接触层，生长温度为1050℃，生长压力200torr。
70.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：si掺aln层511中si掺杂浓度为7
×
10
16
cm-3
，厚度为1nm。相邻al量子点512a的间距为15nm，al量子点512a的高度为0.5nm。algan包裹壳513a的厚度为1nm。algan覆盖层514的厚度为3.5nm。
71.其余均与实施例1相同。
72.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：algan包裹层中al组分的占比为0.42，algan覆盖层中al组分的占比为0.35。
73.其余均与实施例2相同。
74.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1的区别在于：si掺aln层、algan覆盖层的生长气氛为nh3。
75.其余均与实施例1相同。
76.实施例5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：al量子点512a的截面呈等边三角形。
77.其余均与实施例1相同。
78.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：量子垒层52为al
x
ga
1-x
n层（x=0.6）。量子阱层51为alzga
1-z
n层（z=0.45），其厚度为3.5nm。量子阱层51通过mocvd法制备得到，其生长温度为1120℃，生长压力为200torr。
79.其余均与实施例1相同。
80.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：量子阱层51不包括si掺aln层511，相应的，制备方法中也不包括制备该层的步骤。此外，al量子点层512为连续型膜层，其厚度为9.5nm；algan包裹层513包括多个algan三维凸起，其截面为半圆形，其高度为12nm，相邻之间的距离为10nm。
81.其余均与实施例1相同。
82.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：量子阱层51不包括al量子点层512，相应的，制备方法中也不包括制备该层的步骤。此外，algan包裹层513包括多个algan三维凸起，其截面为半圆形，其高度为12nm，相邻之间的距离为10nm。
83.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：量子阱层51不包括al量子点层512和algan包裹层513。相应的，制备方法中也不包括制备该两层的步骤。
84.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：量子阱层51不包括algan覆盖层514。相应的，制备方法中也不包括制备该层的步骤。
85.将实施例1-实施例5，对比例1-对比例5所得的发光二极管外延片进行亮度测试，并以对比例1中的发光二极管外延片为基准，计算其他实施例、对比例的光效提升率，具体结果如下表所示：具体结果如下：
由表中可以看出，当在外延结构中引入本发明的量子阱层以后，可有效提升发光效率。
86.以上所述是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。

技术特征：
1.一种发光二极管外延片，包括衬底和依次沉积于所述衬底上的缓冲层、非掺杂algan层、n型algan层、有源层、电子阻挡层、p型algan层和p型接触层；所述有源层包括多个交替层叠的量子阱层和量子垒层；其特征在于，每个所述量子阱层均包括依次层叠的si掺aln层、al量子点层、algan包裹层和algan覆盖层；其中，所述aln量子点层包括多个阵列分布于所述si掺aln层上的al量子点；所述algan包裹层包括多个一一包裹于所述al量子点上的algan包裹壳。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algan包裹层中al组分的占比大于所述algan覆盖层中al组分的占比。3.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述algan包裹层中al组分占比为0.4~0.45，所述algan覆盖层中al组分占比为0.25~0.4。4.如权利要求1~3任一项所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述si掺aln层的厚度为0.1nm~10nm，其si掺杂浓度为1
×
10
16
cm-3
~1
×
10
18
cm-3
；所述al量子点的高度为0.1nm~5nm，相邻al量子点之间的距离为10nm~30nm；所述algan包裹壳的厚度为0.5nm~10nm；所述algan覆盖层的厚度为0.5nm~4.5nm。5.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述algan包裹壳截面形状为球形或半球形。6.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述有源层的层叠周期数为2~20；所述量子垒层为al
x
ga
1-x
n层，其厚度为3nm~15nm，x=0.6~0.8。7.一种发光二极管外延片的制备方法，用于制备如权利要求1~6任一项所述的发光二极管外延片，其特征在于，包括：提供衬底，在所述衬底上依次生长缓冲层、非掺杂algan层、n型algan层、有源层、电子阻挡层、p型algan层和p型接触层；所述有源层包括多个交替层叠的量子阱层和量子垒层；其中，每个所述量子阱层均包括依次层叠的si掺aln层、al量子点层、algan包裹层和algan覆盖层；其中，所述aln量子点层包括多个阵列分布于所述si掺aln层上的al量子点；所述algan包裹层包括多个一一包裹于所述al量子点上的algan包裹壳。8.如权利要求7所述的发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述si掺aln层的生长温度为900℃~1100℃，生长压力为50torr~300torr；所述al量子点层的生长温度为850℃~950℃，生长压力为300torr~500torr；所述algan包裹层的生长温度为800℃~900℃，生长压力为300torr~500torr，v/ⅲ比为500~1500；所述algan覆盖层的生长温度为1000℃~1200℃，生长压力为50torr~300torr，v/ⅲ比为2000~3000。9.如权利要求7所述的发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述si掺aln层、algan覆盖层的生长气氛为n2和nh3的混合气体；其中，n2和nh3的体积比1:10~10:1。10.一种发光二极管，其特征在于，包括如权利要求1~6任一项所述的发光二极管外延片。

技术总结
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，涉及半导体光电器件领域。其中，发光二极管外延片包括衬底和依次沉积于衬底上的缓冲层、非掺杂AlGaN层、N型AlGaN层、有源层、电子阻挡层、P型AlGaN层和P型接触层；有源层包括多个交替层叠的量子阱层和量子垒层；每个量子阱层均包括依次层叠的Si掺AlN层、Al量子点层、AlGaN包裹层和AlGaN覆盖层；其中，AlN量子点层包括多个阵列分布于Si掺AlN层上的Al量子点；AlGaN包裹层包括多个一一包裹于Al量子点上的AlGaN包裹壳。实施本发明，可有效提升发光二极管的发光效率。效提升发光二极管的发光效率。效提升发光二极管的发光效率。


技术研发人员：程龙 郑文杰 高虹 刘春杨 胡加辉 金从龙
受保护的技术使用者：江西兆驰半导体有限公司
技术研发日：2023.06.14
技术公布日：2023/7/21