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(zhǎng)方法及發(fā)光二極管。

背景技術(shù)：

發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，簡(jiǎn)稱LED)是一種固體照明器件，因其體積小、耗電量低、使用壽命長(zhǎng)、亮度高、環(huán)保、堅(jiān)固耐用等優(yōu)點(diǎn)受到廣大消費(fèi)者認(rèn)可。目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)LED的規(guī)模也在逐步擴(kuò)大，隨著人們生活水平的提高，市場(chǎng)上對(duì)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(duì)LED的生產(chǎn)提出了更高的要求。如何生長(zhǎng)發(fā)光效率更好的LED日益受到重視。

而LED外延層作為L(zhǎng)ED的重要組成部分，對(duì)LED發(fā)光效率起著極其重要的作用，因?yàn)橥庋訉泳w質(zhì)量的提高，可以使得LED器件的性能得以提升，進(jìn)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(lán)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(zhǎng)得到)、P型AlGaN層、摻Mg的P型GaN層、ITO層、保護(hù)層SiO₂層、P電極及N電極。

傳統(tǒng)的LED在藍(lán)寶石襯底外延生長(zhǎng)得到的摻雜Si的N型GaN層中，不能阻擋電子傳輸?shù)乃俣?，速度過(guò)快的電子傳輸?shù)桨l(fā)光層后導(dǎo)致電子擁擠，從而使得電流分布不均勻，引起N型GaN層的阻值變高，進(jìn)而導(dǎo)致LED中電流在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(wèn)題。

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(wèn)題。

技術(shù)實(shí)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(zhǎng)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)中電流分布不均勻?qū)е碌陌l(fā)光效率降低的技術(shù)問(wèn)題。

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

生長(zhǎng)MgInAlN/SiGaN超晶格層，進(jìn)一步包括：

在反應(yīng)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、100-200sccm的TMAl、900-1000sccm的Cp₂Mg、20-30sccm的SiH₄的條件下，生長(zhǎng)MgInAlN/SiGaN超晶格層：

在反應(yīng)腔壓力為500-750mbar、溫度為950-1000℃、通入流量為50000-55000sccm的NH₃、100-200sccm的TMAl、90-110L/min的H₂、1200-1400sccm的TMIn及900-1000sccm的Cp₂Mg的條件下，生長(zhǎng)4-7nm的MgInAlN層，其中，In摻雜濃度為3E19-4E19atom/cm³，Mg摻雜濃度為1E19-1E20atom/cm³；

在反應(yīng)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、20-30sccm的SiH₄的條件下，生長(zhǎng)厚度為8-15nm的SiGaN層，其中，Si摻雜濃度為1E18-5E18atom/cm³；

周期性生長(zhǎng)MgInAlN層和SiGaN層得到MgInAlN/SiGaN超晶格層，其中，生長(zhǎng)周期為4-20；

降溫冷卻得到發(fā)光二極管，進(jìn)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(jìn)一步地，其中，處理藍(lán)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(yīng)腔壓力為100-300mbar的條件下，處理藍(lán)寶石襯底5-10分鐘。

進(jìn)一步地，其中，生長(zhǎng)低溫緩沖層GaN為：

在溫度為500-600℃、反應(yīng)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(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)厚度為20-40nm的低溫緩沖層GaN。

進(jìn)一步地，其中，該方法還包括：

升高溫度至1000-1100℃，保持反應(yīng)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(jìn)一步地，其中，生長(zhǎng)不摻雜GaN層為：

在溫度為1000-1200℃、反應(yīng)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(zhǎng)厚度為2-4μm的不摻雜GaN層。

進(jìn)一步地，其中，生長(zhǎng)摻雜Si的N型GaN層為：

在反應(yīng)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(zhǎng)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(jìn)一步地，其中，生長(zhǎng)In_xGa_(1-x)N/GaN發(fā)光層為：

在反應(yīng)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(zhǎng)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(zhǎng)450-455nm；

升高溫度至750-850℃，在反應(yīng)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(zhǎng)厚度為8-15nm的GaN層；

周期性交替生長(zhǎng)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(zhǎng)周期數(shù)為7-15個(gè)。

進(jìn)一步地，其中，生長(zhǎng)P型AlGaN層為：

在反應(yīng)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(zhǎng)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。

進(jìn)一步地，其中，生長(zhǎng)摻鎂的P型GaN層為：

在反應(yīng)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(zhǎng)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(lán)寶石襯底、低溫緩沖層GaN、不摻雜GaN層、摻雜Si的N型GaN層、MgInAlN/SiGaN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MgInAlN/SiGaN超晶格層由如下步驟制得：

在反應(yīng)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、100-200sccm的TMAl、900-1000sccm的Cp₂Mg、20-30sccm的SiH₄的條件下，生長(zhǎng)MgInAlN/SiGaN超晶格層：

在反應(yīng)腔壓力為500-750mbar、溫度為950-1000℃、通入流量為50000-55000sccm的NH₃、100-200sccm的TMAl、90-110L/min的H₂、1200-1400sccm的TMIn及900-1000sccm的Cp₂Mg的條件下，生長(zhǎng)4-7nm的MgInAlN層，其中，In摻雜濃度為3E19-4E19atom/cm³，Mg摻雜濃度為1E19-1E20atom/cm³；

在反應(yīng)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、20-30sccm的SiH₄的條件下，生長(zhǎng)SiGaN層，其中，Si摻雜濃度為1E18-5E18atom/cm³；

周期性生長(zhǎng)MgInAlN層和SiGaN層得到MgInAlN/SiGaN超晶格層，其中，生長(zhǎng)周期為4-20。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的發(fā)光二極管外延生長(zhǎng)方法及發(fā)光二極管，實(shí)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(zhǎng)方法及發(fā)光二極管，在摻雜Si的N型GaN層上生長(zhǎng)MgInAlN/SiGaN超晶格層，利用SiGaN層的高能帶作為勢(shì)磊阻擋電子，防止電子過(guò)快由摻雜Si的N型GaN層傳播到發(fā)光層，使得縱向傳播的擁擠電子遇到SiGaN層時(shí)，受到SiGaN層的高能帶阻擋而適當(dāng)?shù)貦M向擴(kuò)散開來(lái)，使得LED外延結(jié)構(gòu)中電流均勻分布，從而避免了LED外延結(jié)構(gòu)中電流分布不均勻?qū)е碌淖柚底兏叩膯?wèn)題，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(zhǎng)方法及發(fā)光二極管，在摻雜Si的N型GaN層上生長(zhǎng)MgInAlN/SiGaN超晶格層，該MgInAlN/SiGaN超晶格層可以形成高濃度的二維電子氣，利用二維電子氣的橫向高遷移率，加速了LED中電子的橫向擴(kuò)展，使得宏觀上電流通過(guò)MgInAlN/SiGaN超晶格層時(shí)被有效的擴(kuò)展開來(lái)，使得發(fā)光層電流的分布變得均勻，MgInAlN/SiGaN超晶格層的運(yùn)用使得LED各方面的性能得到提升。

當(dāng)然，實(shí)施本發(fā)明的任一產(chǎn)品必不特定需要同時(shí)達(dá)到以上所述的所有技術(shù)效果。

通過(guò)以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征及其優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得清楚。

附圖說(shuō)明

被結(jié)合在說(shuō)明書中并構(gòu)成說(shuō)明書的一部分的附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例，并且連同其說(shuō)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(zhǎng)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(shí)施例1中所述發(fā)光二極管外延生長(zhǎng)方法的流程示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例1中所述發(fā)光二極管外延生長(zhǎng)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(shí)施例2中所述發(fā)光二極管外延生長(zhǎng)方法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

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

以下對(duì)至少一個(gè)示例性實(shí)施例的描述實(shí)際上僅僅是說(shuō)明性的，決不作為對(duì)本發(fā)明及其應(yīng)用或使用的任何限制。

對(duì)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(xì)討論，但在適當(dāng)情況下，所述技術(shù)、方法和設(shè)備應(yīng)當(dāng)被視為說(shuō)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(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實(shí)施例的其它例子可以具有不同的值。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步討論。

實(shí)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(zhǎng)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(zhǎng)方法包括如下步驟：

步驟101、處理藍(lán)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(yīng)腔壓力為100-300mbar(氣壓?jiǎn)挝?，處理藍(lán)寶石襯底5-10分鐘。

步驟102、生長(zhǎng)低溫緩沖層GaN：

降溫至500-600℃下，保持反應(yīng)腔壓力300-600mbar，通入流量為10000-20000sccm(sccm備注標(biāo)準(zhǔn)毫升每分鐘)的NH₃、50-100sccm的TMGa及100L/min-130L/min的H₂，在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)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(yīng)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(zhǎng)不摻雜的GaN層：

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

步驟105、生長(zhǎng)第一摻雜Si的N型GaN層：

保持反應(yīng)腔壓力、溫度不變，通入流量為30000-60000sccm(sccm備注標(biāo)準(zhǔn)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(zhǎng)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(zhǎng)第二摻雜Si的N型GaN層：

保持反應(yīng)腔壓力、溫度不變，通入流量為30000-60000sccm(sccm備注標(biāo)準(zhǔn)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(zhǎng)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(zhǎng)In_xGa_(1-x)N/GaN發(fā)光層：

保持反應(yīng)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(zhǎng)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(zhǎng)450-455nm；

接著升高溫度至750-850℃，保持反應(yīng)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(zhǎng)厚度為8-15nm的GaN層；

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

步驟108、生長(zhǎng)P型AlGaN層：

保持反應(yīng)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(zhǎng)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(zhǎng)摻鎂的P型GaN層：

保持反應(yīng)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(zhǎng)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(lán)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(zhǎng)得到)、P型AlGaN層206、摻Mg的P型GaN層207、ITO層208、保護(hù)層SiO₂層209、P電極210及N電極211。

通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)制備得到的LED在工作時(shí)，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(dǎo)致LED中發(fā)光層電流的分布變得不均勻，進(jìn)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(wèn)題，本實(shí)施例提供一種如下的發(fā)光二極管外延生長(zhǎng)方法：

如圖3所示，為本實(shí)施中所述發(fā)光二極管外延生長(zhǎng)方法的流程示意圖，該方法包括如下步驟：

步驟301、處理藍(lán)寶石襯底。

步驟302、生長(zhǎng)低溫緩沖層GaN。

步驟303、低溫緩沖層GaN腐蝕處理

步驟304、生長(zhǎng)不摻雜GaN層。

步驟305、生長(zhǎng)摻雜Si的N型GaN層。

步驟306、生長(zhǎng)MgInAlN/SiGaN超晶格層：在反應(yīng)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、100-200sccm的TMAl、900-1000sccm的Cp₂Mg、20-30sccm的SiH₄的條件下，生長(zhǎng)MgInAlN/SiGaN超晶格層。

在一些可選的實(shí)施例中，生長(zhǎng)MgInAlN/SiGaN超晶格層可以為：在反應(yīng)腔壓力為500-750mbar、溫度為950-1000℃、通入流量為50000-55000sccm的NH₃、100-200sccm的TMAl、90-110L/min的H₂、1200-1400sccm的TMIn及900-1000sccm的Cp₂Mg的條件下，生長(zhǎng)4-7nm的MgInAlN層，其中，In摻雜濃度為3E19-4E19atom/cm³，Mg摻雜濃度為1E19-1E20atom/cm³；

在反應(yīng)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、20-30sccm的SiH₄的條件下，生長(zhǎng)厚度為8-15nm的SiGaN層，其中，Si摻雜濃度為1E18-5E18atom/cm³；

周期性生長(zhǎng)MgInAlN層和SiGaN層得到MgInAlN/SiGaN超晶格層，其中，生長(zhǎng)周期為4-20。

MgInAlN/SiGaN超晶格層中的SiGaN層具有高能帶，通過(guò)SiGaN層的高能帶作為勢(shì)磊阻擋電子過(guò)快由N型GaN層傳播到發(fā)光層，避免了電子在發(fā)光層擁擠導(dǎo)致阻值變高的情況，使得發(fā)光層中電流的分布變得均勻，進(jìn)而提升了LED的發(fā)光效率。

步驟307、生長(zhǎng)In_xGa_(1-x)N/GaN發(fā)光層。

步驟308、生長(zhǎng)P型AlGaN層。

步驟309、生長(zhǎng)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(shí)施例所述發(fā)光二極管外延生長(zhǎng)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(lán)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、MgInAlN/SiGaN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(zhǎng)得到)、P型AlGaN層407、摻Mg的P型GaN層408、ITO層409、保護(hù)層SiO₂層410、P電極411及N電極412。

實(shí)施例2

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

步驟501、處理藍(lán)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(yīng)腔壓力為100-300mbar的條件下，處理藍(lán)寶石襯底5-10分鐘。

步驟502、生長(zhǎng)低溫緩沖層GaN：在溫度為500-600℃、反應(yīng)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(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)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(yīng)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(zhǎng)不摻雜GaN層：在溫度為1000-1200℃、反應(yīng)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(zhǎng)2-4μm的不摻雜GaN層。

步驟505、生長(zhǎng)摻雜Si的N型GaN層：在反應(yīng)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(zhǎng)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(zhǎng)MgInAlN/SiGaN超晶格層：在反應(yīng)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、100-200sccm的TMAl、900-1000sccm的Cp₂Mg、20-30sccm的SiH₄的條件下，生長(zhǎng)MgInAlN/SiGaN超晶格層。

在一些可選的實(shí)施例中，生長(zhǎng)MgInAlN/SiGaN超晶格層可以為：在反應(yīng)腔壓力為500-750mbar、溫度為950-1000℃、通入流量為50000-55000sccm的NH₃、100-200sccm的TMAl、90-110L/min的H₂、1200-1400sccm的TMIn及900-1000sccm的Cp₂Mg的條件下，生長(zhǎng)4-7nm的MgInAlN層，其中，In摻雜濃度為3E19-4E19atom/cm³，Mg摻雜濃度為1E19-1E20atom/cm³；

在反應(yīng)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、20-30sccm的SiH₄的條件下，生長(zhǎng)SiGaN層，其中，Si摻雜濃度為1E18-5E18atom/cm³；

周期性生長(zhǎng)MgInAlN層和SiGaN層得到MgInAlN/SiGaN超晶格層，其中，生長(zhǎng)周期為4-20。本實(shí)施例并不限定MgInAlN層和SiGaN層的先后生長(zhǎng)順序，也可以先生長(zhǎng)SiGaN層，再生長(zhǎng)MgInAlN層，再周期性交替生長(zhǎng)SiGaN層和MgInAlN層得到MgInAlN/SiGaN超晶格層。

MgInAlN/SiGaN超晶格層中的SiGaN層具有高能帶，通過(guò)SiGaN層的高能帶作為勢(shì)磊阻擋電子過(guò)快由N型GaN層傳播到發(fā)光層，避免了電子在發(fā)光層擁擠導(dǎo)致阻值變高的情況，使得發(fā)光層中電流的分布變得均勻，進(jìn)而提升了LED的發(fā)光效率。

步驟507、生長(zhǎng)In_xGa_(1-x)N層：在反應(yīng)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(zhǎng)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(zhǎng)450-455nm。

步驟508、生長(zhǎng)GaN層：升高溫度至750-850℃，在反應(yīng)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(zhǎng)厚度為8-15nm的GaN層；

步驟509、生長(zhǎng)In_xGa_(1-x)N/GaN發(fā)光層：周期性交替生長(zhǎng)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(zhǎng)周期數(shù)為7-15個(gè)。本實(shí)施例并不限定In_xGa_(1-x)N層和GaN層的先后生長(zhǎng)順序，也可以先生長(zhǎng)GaN層，再生長(zhǎng)In_xGa_(1-x)N層，再周期性交替生長(zhǎng)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(zhǎng)P型AlGaN層：在反應(yīng)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(zhǎng)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(zhǎng)摻鎂的P型GaN層：在反應(yīng)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(zhǎng)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(shí)施例3

本實(shí)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(duì)比實(shí)施例。本實(shí)施例的對(duì)比方法包括如下內(nèi)容：

根據(jù)傳統(tǒng)的LED的生長(zhǎng)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(zhǎng)方法參數(shù)不同點(diǎn)在于：樣品2的制備過(guò)程生長(zhǎng)了MgInAlN/SiGaN超晶格層，樣品1和樣品2的其它外延層生長(zhǎng)條件完全一樣(請(qǐng)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(hù)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(dòng)電流350mA條件下測(cè)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(zhǎng)參數(shù)的對(duì)比表及樣品1和樣品2電性的測(cè)試參數(shù)對(duì)比表。

表1、發(fā)光層生長(zhǎng)參數(shù)的對(duì)比表

表2、樣品1和樣品2產(chǎn)品電性測(cè)試參數(shù)對(duì)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(cè)試參數(shù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對(duì)比，本發(fā)明提供的LED生長(zhǎng)方法制備得到的LED光效較高、其它各項(xiàng)LED電性參數(shù)也變好，實(shí)驗(yàn)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(guò)上述實(shí)施例可知，本發(fā)明的發(fā)光二極管外延生長(zhǎng)方法及發(fā)光二極管，達(dá)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(zhǎng)方法及發(fā)光二極管，在摻雜Si的N型GaN層上生長(zhǎng)MgInAlN/SiGaN超晶格層，利用SiGaN層的高能帶作為勢(shì)磊阻擋電子，防止電子過(guò)快由摻雜Si的N型GaN層傳播到發(fā)光層，使得縱向傳播的擁擠電子遇到SiGaN層時(shí)，受到SiGaN層的高能帶阻擋而適當(dāng)?shù)貦M向擴(kuò)散開來(lái)，使得LED外延結(jié)構(gòu)中電流均勻分布，從而避免了LED外延結(jié)構(gòu)中電流分布不均勻?qū)е碌淖柚底兏叩膯?wèn)題，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(zhǎng)方法及發(fā)光二極管，在摻雜Si的N型GaN層上生長(zhǎng)MgInAlN/SiGaN超晶格層，該MgInAlN/SiGaN超晶格層可以形成高濃度的二維電子氣，利用二維電子氣的橫向高遷移率，加速了LED中電子的橫向擴(kuò)展，使得宏觀上電流通過(guò)MgInAlN/SiGaN超晶格層時(shí)被有效的擴(kuò)展開來(lái)，使得發(fā)光層電流的分布變得均勻，MgInAlN/SiGaN超晶格層的運(yùn)用使得LED各方面的性能得到提升。

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

雖然已經(jīng)通過(guò)例子對(duì)本發(fā)明的一些特定實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，以上例子僅是為了進(jìn)行說(shuō)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(yīng)該理解，可在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，對(duì)以上實(shí)施例進(jìn)行修改。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求來(lái)限定。