本發(fā)明涉及外延片制備，具體涉及mled外延片及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、led芯片是一種能發(fā)光的半導(dǎo)體電子元件，被廣泛應(yīng)用于照明等領(lǐng)域。led外延片是一種固體光源，它是利用半導(dǎo)體p-n結(jié)制成的發(fā)光器件。在正向電流導(dǎo)通時(shí)，半導(dǎo)體中的電子和空穴復(fù)合，釋放出的能量以光子或部分以光子的形式發(fā)射出來(lái)。led外延片照明具有高效、節(jié)能、環(huán)保和使用壽命長(zhǎng)等顯著優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于路燈、顯示屏、室內(nèi)照明和汽車燈等各個(gè)方面。光效是led外延片競(jìng)爭(zhēng)力最重要的衡量指標(biāo)，如何能在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上提升led外延片的光效，是增加led外延片競(jìng)爭(zhēng)力的永恒話題。

2、mled是mini-led和micro-led的統(tǒng)稱，其各項(xiàng)性能均優(yōu)于lcd、oled等現(xiàn)有顯示技術(shù)，是最具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的下一代顯示技術(shù)。根據(jù)芯片尺寸來(lái)劃分，mled顯示通常劃分為兩大領(lǐng)域：芯片尺寸在100μm～200μm之間的mini-led；芯片尺寸在100μm以下的micro-led。mled的面積較小，對(duì)電流擴(kuò)展要求較高，在外加電流的情況極易因電流擁堵效應(yīng)導(dǎo)致芯片電壓升高，甚至燒毀，公開號(hào)為cn116995167a公開的發(fā)光二極管外延片及其制備方法、發(fā)光二極管提出在n型gan層和多量子阱層中間設(shè)置插入層，插入層包括mgn形核層、aln三維層和scalgan填平層，雖然緩解了電流擁擠效應(yīng)，但是gan材料中的缺陷和位錯(cuò)的問(wèn)題仍然存在，穩(wěn)定性較差，因此需要有更好更穩(wěn)定的電流擴(kuò)展來(lái)解決mled的電壓?jiǎn)栴}以提升光效。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了mled外延片及其制備方法，以解決外延層電流擴(kuò)展差引起電流密度分布不均的問(wèn)題，保證發(fā)光二極管的穩(wěn)定性。

2、本技術(shù)為解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：mled外延片制備方法包括在襯底上依次生長(zhǎng)低溫緩沖層、未摻雜的gan層、n型gan層、應(yīng)力釋放層、多量子阱層、電子阻擋層和p型半導(dǎo)體層，所述電子阻擋層生長(zhǎng)在多量子阱層上，所述電子阻擋層制備時(shí)自下而上依次層疊scaalbga1-a-bn層、algan層和bcaldga1-c-dn層。

3、襯底可采用藍(lán)寶石平面或者圖形襯底。

4、所述scaalbga1-a-bn層、algan層和bcaldga1-c-dn層，形成高阻抗特性材料，將電子更好地限定在量子阱區(qū)域，減少了電子的泄露，并增加電子空穴對(duì)的復(fù)合概率以提升器件性能；同時(shí)因scaalbga1-a-bn層、algan層和bcaldga1-c-dn層禁帶寬度隨著遠(yuǎn)離量子阱層呈逐步降低趨勢(shì)，有利于p層的空穴更均勻地向量子阱運(yùn)動(dòng)，形成更好的電流擴(kuò)展以提升光效。

5、所述電子阻擋層中摻雜有元素mg，所述mg的摻雜濃度為：1e18atoms/cm3～5e19atoms/cm3，生長(zhǎng)溫度900℃～1000℃，生長(zhǎng)壓力100torr～260torr。

6、所述a＝0.01～0.35，b＝0.05～0.25，c＝0.01～0.3，d＝0.05～0.35。

7、所述scaalbga1-a-bn層的厚度范圍為10nm～30nm，algan層厚度為8nm～25nm，bcaldga1-c-dn層厚度為5nm～20nm。

8、所述低溫緩沖層生長(zhǎng)過(guò)程如下：

9、首先，采用pvd方法沉積aln薄膜層，在生長(zhǎng)aln薄膜層的過(guò)程中，控制生長(zhǎng)溫度為550℃～680℃，濺射功率為3200w～4400w，壓力為1torr～10torr，最終沉積10nm～30nm的aln緩沖層；

10、隨后，在mocvd設(shè)備中，在高溫1050℃-1150℃低壓50torr-200torr下通入氫氣進(jìn)行襯底表面的清潔，再降溫至500℃-650℃，壓力為150torr-600torr，生長(zhǎng)低溫緩沖層；

11、在氫氣氣氛下進(jìn)行原位退火處理，溫度為1000℃～1200℃，壓力為150torr～500torr。

12、在mocvd設(shè)備中生長(zhǎng)所述未摻雜的gan層，在生長(zhǎng)未摻雜的gan層的過(guò)程中，控制生長(zhǎng)溫度為950℃～1150℃，壓力為50torr～500torr，最終沉積1μm～3μm未摻雜的gan層。

13、在mocvd設(shè)備中生長(zhǎng)所述n型gan層，所述n型gan層為4層n型摻雜gan層，摻雜劑為si；

14、生長(zhǎng)n型gan層時(shí)，控制mocvd設(shè)備反應(yīng)腔中的溫度為1080℃～1180℃，壓力為100torr～450torr，最終沉積1.5μm～3μm的n型摻雜gan層，n型gan層的摻雜元素為si，si的摻雜濃度為1e17atoms/cm3～1e20atoms/cm3。

15、所述應(yīng)力釋放層生長(zhǎng)時(shí)，將反應(yīng)室溫度調(diào)節(jié)為750～950℃，反應(yīng)室壓力控制在100torr～500torr，生長(zhǎng)厚度為50nm～100nm。

16、所述多量子阱層生長(zhǎng)制備時(shí)，反應(yīng)室溫度控制在750℃～950℃，反應(yīng)室壓力控制在100torr～500torr，生長(zhǎng)10～15個(gè)周期的量子阱層；

17、量子阱層包含交替生長(zhǎng)的gan量子壘和ingan量子阱，總厚度約為150nm-250nm；

18、所述p型半導(dǎo)體層為依次沉積的p型gan層和p型接觸層的復(fù)合層；

19、所述p型gan層及p型接觸層均摻雜元素mg，其中，p型gan層中mg的摻雜濃度是3e19atoms/cm3～3e20atoms/cm3，厚度30nm～120nm，生長(zhǎng)溫度900℃～1000℃，生長(zhǎng)壓力150torr～600torr；

20、p型接觸層中mg的摻雜濃度是8e19atoms/cm3～8e20atoms/cm3，厚度10nm～30nm，生長(zhǎng)溫度900℃～1000℃，生長(zhǎng)壓力200torr～600torr；

21、外延結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)結(jié)束后，將反應(yīng)腔溫度降低，在氮?dú)鈿夥罩型嘶鹛幚恚嘶饻囟葹?50℃～850℃，退火處理1min～10min，降至室溫后外延生長(zhǎng)結(jié)束。

22、一種mled外延片，包括自下至上依次設(shè)置的襯底、低溫緩沖層、未摻雜的gan層、n型gan層、應(yīng)力釋放層、多量子阱層、電子阻擋層和p型半導(dǎo)體層，mled外延片應(yīng)用于上述的mled外延片制備方法制備，所述電子阻擋層包括scaalbga1-a-bn層、algan層和bcaldga1-c-dn層。

23、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)具有以下有益效果：

24、本技術(shù)利用scalgan、algan和balgan高阻抗特性材料，將電子更好地限定在量子阱區(qū)域，減少了電子的泄露，并增加電子空穴對(duì)的復(fù)合概率以提升器件性能；同時(shí)因scalgan層、algan層和balgan層禁帶寬度隨著遠(yuǎn)離量子阱層逐步降低，有利于p層的空穴更均勻地向量子阱運(yùn)動(dòng)，形成更好的電流擴(kuò)展以提升光效。

25、algan可以提高gan材料的結(jié)晶質(zhì)量，其原因?yàn)槭且驗(yàn)間a原子與al原子之間的原子半徑相差很大，從而達(dá)到抑制位錯(cuò)的作用，因而使得gan層的結(jié)晶質(zhì)量變得更好，而balgan中更小的b原子很容易填充gan材料中的缺陷和位錯(cuò)的位置，形成穩(wěn)定的晶胞結(jié)構(gòu)并減小缺陷的存在，提升發(fā)光二極管的發(fā)光效率。