(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211417303.4 (22)申请日 2022.11.14 (71)申请人 江西兆驰半导体有限公司 地址 330000 江西省南昌市高新 技术产业 开发区天祥北 大道1717号 (72)发明人 张彩霞　印从飞　程金连　刘春杨　 胡加辉　金从龙　 (74)专利代理 机构 广州三环 专利商标代理有限 公司 44202 专利代理师 李素兰 (51)Int.Cl. H01L 33/06(2010.01) H01L 33/12(2010.01) H01L 33/32(2010.01) H01L 33/00(2010.01)B82Y 30/00(2011.01) B82Y 40/00(2011.01) (54)发明名称 绿光发光二极管外延片及其制备方法、 绿光 发光二极管 (57)摘要 本发明公开了一种绿光发光二极管外延片 及其制备方法、 绿光发光二极管， 涉及半导体光 电器件领域。 绿光发光二极管包括衬底和依次设 于所述衬底上的缓冲层、 本征GaN层、 N型GaN层、 有源层、 电子阻挡层和P型GaN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 述量子阱层包括多个InN纳米棒和包裹于所述 InN纳米棒上的InGaN包覆层。 实施本发明， 可提 升绿光发光 二极管的发光效率、 波长均匀性。 权利要求书1页 说明书12页 附图2页 CN 115458651 A 2022.12.09 CN 115458651 A 1.一种绿光发光二极管外延片， 包括衬底和依次设于所述衬底上的缓冲层、 本征GaN 层、 N型GaN层、 有源层、 电子阻挡层和P型GaN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， 每个所述量子阱层包括多个InN纳米棒和包裹于所述InN纳米棒 上的InGaN包覆层。 2.如权利要求1所述的绿光发光二极管外延片， 其特征在于， 每个InN纳米棒中In组分 的含量为0.4‑0.6， 所述 InGaN包覆层中I n组分的含量 为0.2‑0.4。 3.如权利 要求1或2所述的绿光发光二极管外延片， 其特征在于， 所述InGaN包覆层上还 设有InAlGaN包覆层， 所述InAlGaN包覆层中In组分的含量为0.05 ‑0.2， Al组分的含量为 0.01‑0.05； 每个InN纳米棒中In组分的含量为0.45 ‑0.65， 所述InGaN包覆层中In组分的含量为 0.25‑0.4。 4.如权利要求3所述的绿光发光二极管外延片， 其特征在于， 所述InN纳米棒的直径为 5nm‑100nm， 长度为5nm ‑20nm， 相邻I nN纳米棒之间的间距为5nm ‑50nm； 所述InGaN包覆层的厚度为1nm ‑3nm， 所述 InAlGaN包覆层的厚度为1nm ‑3nm。 5.如权利要求1所述的绿光发光二极管外延片， 其特征在于， 所述量子垒层为周期性结 构， 每个周期均包括依次层叠的N ‑GaN层和AlGaN层， 所述 量子垒层的周期数≥2。 6.如权利要求5所述的绿光发光二极管外延片， 其特征在于， 所述量子垒层的周期数为 3‑6， 单个所述N ‑GaN层的厚度为1nm ‑3nm， 掺杂浓度为1 ×1015cm‑3‑1×1016cm‑3； 单个所述 AlGaN层的厚度为1nm ‑3nm， Al组分含量 为0.1‑0.5。 7.一种绿光发光二极管外延片的制备方法， 用于制备如权利要求1 ‑6任一项所述的绿 光发光二极管， 其特 征在于， 包括： 提供衬底， 在所述衬底上依次生长缓冲层、 本征GaN层、 N型GaN层、 有源层、 电子阻挡层 和P型GaN层， 所述有源层包括多个交替层叠的量子阱层和量子垒层； 每个所述量子阱层包 括多个InN纳米棒和包裹于所述 InN纳米棒上的I nGaN包覆层； 其中， 所述 InN纳米棒的制备 方法为： 生长I nN层， 刻蚀形成多个I nN纳米棒。 8.如权利要求7所述的绿光发光二极管外延片的制备方法， 其特征在于， 所述InN层的 生长温度为70 0℃‑750℃， 生长 压力为10 0torr‑500torr， 生长时所采用载气为氮气或氩气； 所述InGaN包覆层的生长温度为750℃ ‑770℃， 生长压力为100torr ‑500torr， 生长时所 采用载气为氮气或氩气。 9.如权利要求7所述的绿光发光二极管外延片的制备方法， 其特征在于， 所述量子阱层 还包括设于所述InGaN包覆层上的InAlGaN包覆层， 所述InAlGaN包覆层的生长温度为770 ℃‑800℃， 生长 压力为10 0torr‑500torr， 生长时所采用载气为氮气或氩气； 所述量子垒层为周期性结构， 每个周期均包括依次层叠 的N‑GaN层和AlGaN层； 所述N ‑ GaN层的生长温度为85 0℃‑900℃， 生长 压力为10 0torr‑500torr； 所述AlGaN层的生长温度为85 0℃‑900℃， 生长 压力为10 0torr‑500torr。 10.一种绿光发光二极管， 其特征在于， 包括如权利要求1 ‑6任一项所述的绿光发光二 极管外延 片。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115458651 A 2绿光发光二极管外延片及其制备方 法、 绿光发光二极管 技术领域 [0001]本发明涉及半导体光电器件领域， 尤其涉及一种绿光发光二极管外延片及其制备 方法、 绿光发光 二极管。 背景技术 [0002]目前， GaN基发光二极管已经大量应用于固态照明领域以及显示领域， 吸引着越来 越多的人关注。 GaN基发光二极管已经实现工业化生产、 在背光源、 照明、 景观灯等方面 都有 应用。 [0003]外延片是发光二极管中的主要构成部分， 现有的GaN基发光二极管外延片包括衬 底、 以及依次层叠在衬底上的缓冲层、 本征GaN层、 N型半导体层、 多量子阱层、 电子阻挡层、 P 型半导体层。 [0004]其中， 绿光发光二极管通常要求生长高铟组分多量子阱层。 传统的多量子阱层是 由InGaN量子阱层和GaN量子垒层重复周期层叠而成的复合结构； 但是由于InGaN量子阱层 和GaN量子垒层之间存在较大的晶格失配， 高铟组分InGaN材料通常存在晶体质量差， 非辐 射复合率高的缺点。 此外， GaN和InGaN之间的大应力会产生强的内建电场导致量子限制斯 塔克效应， 从而引起电子和空穴波函数 空间分离,大幅降低有效辐射复合率； 并且由于In组 分高， 存在严重的I n“团簇”现象， 导致In分布极不均匀， 多量子阱内的波长均匀性较差 。 发明内容 [0005]本发明所要解决的技术问题在于， 提供一种绿光发光二极管外延片及其制备方 法， 其可提升绿光发光 二极管的光效和波长均匀性。 [0006]本发明还要解决的技术问题在于， 提供一种绿光发光二极管， 其光效高， 波长均匀 性好。 [0007]为了解决上述问题， 本发明公开了一种绿光发光二极管外延片， 其包括衬底和依 次设于所述衬底上的缓冲层、 本征GaN层、 N型GaN层、 有源层、 电子阻挡层和P型GaN层， 所述 有源层包括多个交替层叠的量子阱层和量子垒层； 每个所述量子阱层包括多个InN纳米棒 和包裹于所述 InN纳米棒上的I nGaN包覆层。 [0008]作为上述技术方案的改进， 每个InN纳米棒中In组分的含量为0.4 ‑0.6， 所述InGaN 包覆层中I n组分的含量 为0.2‑0.4。 [0009]作为上述技术方案的改进， 所述InGaN包覆层上还设有InAlGaN包覆层， 所述 InAlGaN包覆层中I n组分的含量 为0.05‑0.2， Al组分的含量 为0.01‑0.05； 每个InN纳米棒中In组分的含量为0.45 ‑0.65， 所述InGaN包覆层中In组分的含量 为0.25‑0.4。 [0010]作为上述技术方案的改进， 所述InN纳米棒的直径为5nm ‑100nm， 长度为5nm ‑20nm， 相邻InN纳米棒之间的间距为5nm ‑50nm； 所述InGaN包覆层的厚度为1nm ‑3nm， 所述 InAlGaN包覆层的厚度为1nm ‑3nm。说　明　书 1/12 页 3 CN 115458651 A 3