本發(fā)明涉及光電，尤其涉及一種發(fā)光二極管外延片及其制備方法、led。

背景技術(shù)：

1、對于gan材料體系來說，由于電子相比空穴具有更高的遷移率和更小的有效質(zhì)量，同時電子較容易激活且具有更高的濃度，導(dǎo)致注入到多量子阱層中的電子空穴濃度及其不匹配，靠近n型半導(dǎo)體層的量子阱幾乎不發(fā)光，而電子可以輕易的注入到多量子阱層甚至進(jìn)入到p型半導(dǎo)體層造成電子泄漏。此外，作為發(fā)光二極管主要功能層的電子阻擋層，除了會阻擋電子注入至p型半導(dǎo)體層之外，還會起到阻擋空穴注入至多量子阱層的作用，進(jìn)一步降低多量子阱層中的空穴濃度，導(dǎo)致多量子阱層中電子空穴濃度不匹配的問題更為嚴(yán)峻，嚴(yán)重影響led的發(fā)光效率。因此，為了提高gan基led的發(fā)光效率，提高注入至多量子阱層中的空穴濃度，改善多量子阱層中的電子空穴匹配度是十分必要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種發(fā)光二極管外延片，其能夠提高空穴注入效率，改善多量子阱層中空穴濃度不足的現(xiàn)象，提高多量子阱層中電子空穴濃度的匹配度，以提高多量子阱層中的輻射復(fù)合效率，并最終實(shí)現(xiàn)提高led器件的亮度和光效。

2、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題還在于，提供一種發(fā)光二極管外延片的制備方法，其工藝簡單，能夠穩(wěn)定制得高發(fā)光效率的發(fā)光二極管外延片。

3、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種發(fā)光二極管外延片，包括襯底，所述襯底上依次設(shè)有緩沖層、非摻雜gan層、n型gan層、應(yīng)力釋放層、多量子阱層、電子阻擋層、p型gan層；

4、所述多量子阱層包括依次層疊的高勢壘多量子阱層、中勢壘多量子阱層、低勢壘多量子阱層、低勢壘末多量子阱層；

5、所述高勢壘多量子阱層包括交替層疊的第一ingan層和高勢壘量子壘層，所述高勢壘量子壘層包括依次層疊的第一gan層、第一algan層、第二gan層；

6、所述中勢壘多量子阱層包括交替層疊的第二ingan層和中勢壘量子壘層，所述中勢壘量子壘層包括依次層疊的第三gan層、第二algan層、第四gan層；

7、所述低勢壘多量子阱層包括交替層疊的第三ingan層和gan量子壘層；

8、所述低勢壘末多量子阱層包括交替層疊的第四ingan層和低勢壘量子壘層，所述低勢壘量子壘層包括依次層疊的第五gan層、alingan層、第六gan層。

9、在一些實(shí)施例中，所述高勢壘量子壘層的勢壘高度＞所述中勢壘量子壘層的勢壘高度＞所述gan量子壘層的勢壘高度＞所述低勢壘量子壘層的勢壘高度；

10、所述高勢壘量子壘層的厚度≥所述中勢壘量子壘層的厚度≥所述gan量子壘層的厚度≥所述低勢壘量子壘層的厚度。

11、在一些實(shí)施例中，所述高勢壘量子壘層的厚度為7.8nm~17nm；

12、所述中勢壘量子壘層的厚度為7.5nm~16.3nm；

13、所述gan量子壘層的厚度為7.2nm~15.6nm；

14、所述低勢壘量子壘層的厚度為7nm~15nm。

15、在一些實(shí)施例中，所述高勢壘多量子阱層包括2~5個周期交替層疊的第一ingan層和高勢壘量子壘層；

16、所述中勢壘多量子阱層包括3~7個周期交替層疊的第二ingan層和中勢壘量子壘層；

17、所述低勢壘多量子阱層包括2~5個周期交替層疊的第三ingan層和gan量子壘層；

18、所述低勢壘末多量子阱層包括1~2個周期交替層疊的第四ingan層和低勢壘量子壘層。

19、在一些實(shí)施例中，所述第一ingan層的厚度為2.35nm~4.65nm；

20、所述第二ingan層的厚度為2.35nm~4.65nm；

21、所述第三ingan層的厚度為2.35nm~4.65nm；

22、所述第四ingan層的厚度為2.35nm~4.65nm。

23、在一些實(shí)施例中，所述第一gan層的厚度為2.06nm~6.5nm；

24、所述第一gan層的si摻雜濃度為1.12×1017atoms/cm3~7.86×1018atoms/cm3；

25、所述第一algan層的厚度為1.8nm~5.2nm；

26、所述第一algan層的al組分含量為0.03~0.36；

27、所述第二gan層的厚度為2.06nm~6.5nm；

28、所述第二gan層的si摻雜濃度為1.12×1017atoms/cm3~7.86×1018atoms/cm3。

29、在一些實(shí)施例中，所述第三gan層的厚度為2.01nm~6.2nm；

30、所述第三gan層的si摻雜濃度為1.12×1017atoms/cm3~7.86×1018atoms/cm3；

31、所述第二algan層的厚度為1.5nm~5nm；

32、所述第二algan層的al組分含量為0.02~0.28；

33、所述第四gan層的厚度為2.01nm~6.2nm；

34、所述第四gan層的si摻雜濃度為1.12×1017atoms/cm3~7.86×1018atoms/cm3。

35、在一些實(shí)施例中，所述第五gan層的厚度為0.5nm~3.2nm；

36、所述alingan層的厚度為0.9nm~5.6nm；

37、所述alingan層的al組分含量為0.02~0.15，in組分含量為0.01~0.09；

38、所述alingan層的mg摻雜濃度為3.26×1018atoms/cm3~7.81×1019atoms/cm3；

39、所述第六gan層的厚度為0.8nm~6.6nm；

40、所述第六gan層的mg摻雜濃度為3.26×1018atoms/cm3~7.81×1019atoms/cm3。

41、為解決上述問題，本發(fā)明還提供了一種發(fā)光二極管外延片的制備方法，包括以下步驟：

42、s1、提供襯底；

43、s2、在所述襯底上依次沉積緩沖層、非摻雜gan層、n型gan層、應(yīng)力釋放層、多量子阱層、電子阻擋層、p型gan層；

44、所述多量子阱層包括依次層疊的高勢壘多量子阱層、中勢壘多量子阱層、低勢壘多量子阱層、低勢壘末多量子阱層；

45、所述高勢壘多量子阱層包括交替層疊的第一ingan層和高勢壘量子壘層，所述高勢壘量子壘層包括依次層疊的第一gan層、第一algan層、第二gan層；

46、所述中勢壘多量子阱層包括交替層疊的第二ingan層和中勢壘量子壘層，所述中勢壘量子壘層包括依次層疊的第三gan層、第二algan層、第四gan層；

47、所述低勢壘多量子阱層包括交替層疊的第三ingan層和gan量子壘層；

48、所述低勢壘末多量子阱層包括交替層疊的第四ingan層和低勢壘量子壘層，所述低勢壘量子壘層包括依次層疊的第五gan層、alingan層、第六gan層。

49、相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種led，所述led包括如上文所述的發(fā)光二極管外延片，或者包括由上文所述的發(fā)光二極管外延片的制備方法所制得的發(fā)光二極管外延片。

50、實(shí)施本發(fā)明，具有如下有益效果：

51、本發(fā)明提供的發(fā)光二極管外延片中，所述多量子阱層包括依次層疊的高勢壘多量子阱層、中勢壘多量子阱層、低勢壘多量子阱層、低勢壘末多量子阱層。其中低勢壘多量子阱層和低勢壘末多量子阱層能夠有效的減少多量子阱層對p型gan層空穴注入的阻擋作用，提高p型gan層注入至多量子阱層的空穴濃度，讓靠近n型gan層的量子阱也能夠參與發(fā)光，顯著改善多量子阱層區(qū)域中的電子空穴濃度的匹配度，提高led器件的亮度和光效。同時，高勢壘多量子阱層和中勢壘多量子阱層能夠?qū)㈦娮臃謩e束縛在高勢壘多量子阱層前、中勢壘多量子阱層前，起到阻擋電子并降低電子移動速率的作用，有效防止電子注入到p型gan層而造成的電子泄漏，提高led器件的良率。

52、進(jìn)一步地，所述高勢壘多量子阱層和中勢壘多量子阱層中低摻雜有si元素，所述低勢壘末多量子阱層中低摻雜有mg元素，可分別向多量子阱層發(fā)光區(qū)域提供部分電子和空穴參與輻射復(fù)合發(fā)光，以改善電子空穴濃度的匹配度，提高led器件的亮度和光效。

53、綜合以上，采用本發(fā)明制備的led芯片能夠提高空穴注入效率，顯著改善多量子阱層中空穴濃度不足的現(xiàn)象，提高多量子阱層中電子空穴濃度的匹配度，以提高多量子阱層中的輻射復(fù)合效率，并最終實(shí)現(xiàn)提高led器件的亮度和光效。