蓝绿双波段LED外延片及其制备方法、蓝绿双波段LED与流程

本发明涉及半导体，尤其涉及一种蓝绿双波段led外延片及其制备方法、蓝绿双波段led。

背景技术：

1、现有应用于显示屏的led背光光源有rgb led和白光led两种，其中rgb led是将蓝光led芯片、绿光led芯片和红光led芯片一起封装得到，而白光led则通过led芯片激发荧光粉，混光得到白光，例如蓝光led芯片激发绿色荧光粉和红色荧光粉发出白光，或者蓝光led芯片激发黄色荧光粉发出白光。其中，rgb led背光光源的显示效果最好，但成本较高，白光led需要用到荧光粉，荧光粉的选择对色域的影响较大，而且荧光粉与胶混合后均匀性也较难控制，会造成出光均匀性差、色调一致性差、显色性不够理想等问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于，提供一种蓝绿双波段led外延片及其制备方法、蓝绿双波段led，单颗led芯片可同时激发出蓝、绿两种波段的光源，且多量子阱发光层中的空穴浓度分布一致性好，蓝绿双波段led的光效高、显色性能好。

2、为了解决上述问题，本发明公开了一种蓝绿双波段led外延片，包括衬底，及依次层叠在所述衬底上的缓冲层、n型半导体层、低温应力释放层、多量子阱发光层、电子阻挡层和p型半导体层；

3、所述多量子阱发光层包括依次层叠的绿光多量子阱层、蓝光多量子阱层和蓝光多耦合阱层；

4、所述绿光多量子阱层包括周期性交替层叠的绿光ingan量子阱层和绿光gan量子垒层；所述蓝光多量子阱层包括周期性交替层叠的蓝光ingan量子阱层和蓝光gan量子垒层；所述蓝光多耦合阱层包括周期性交替层叠的蓝光ingan耦合阱层和蓝光ingan耦合垒层，所述蓝光ingan耦合垒层为zn、si共掺杂的ingan层，厚度为1nm~6nm。

5、作为上述技术方案的改进，生长所述蓝光ingan耦合垒层时，通入zn源和si源进行共掺杂，生长温度为720℃~980℃，生长压力为30torr~360torr；

6、所述蓝光ingan耦合垒层的si掺杂浓度为1.25×1017/cm3~8.67×1017/cm3；通入所述zn源的流量为1sccm~50sccm。

7、作为上述技术方案的改进，所述蓝光多耦合阱层交替层叠的周期数为1~8；

8、所述蓝光ingan耦合阱层为不故意掺杂的ingan层，in组分占比为0.03~0.19，厚度为1nm~6nm；

9、所述蓝光ingan耦合垒层的in组分占比为0.002~0.09。

10、作为上述技术方案的改进，所述绿光多量子阱层交替层叠的周期数为2~12；

11、所述绿光ingan量子阱层为不故意掺杂的ingan层，in组分占比为0.22~0.28，厚度为2nm~5nm；

12、所述绿光gan量子垒层为si掺杂的gan层，厚度为5nm~16nm，si掺杂浓度为1.25×1017/cm3~8.67×1017/cm3。

13、作为上述技术方案的改进，所述蓝光多量子阱层交替层叠的周期数为3~15；

14、所述蓝光ingan量子阱层为不故意掺杂的ingan层，in组分占比为0.03~0.19，厚度为2nm~5nm；

15、所述蓝光gan量子垒层为si掺杂的gan层，厚度为5nm~16nm，si掺杂浓度为1.25×1017/cm3~8.67×1017/cm3。

16、作为上述技术方案的改进，所述绿光多量子阱层的发光波长为λ1，蓝光多量子阱层的发光波长为λ2，蓝光多耦合阱层的发光波长为λ3，λ1＞λ2，λ2=λ3。

17、相应的，本发明还公开了一种蓝绿双波段led外延片的制备方法，用于制备上述的蓝绿双波段led外延片，包括以下步骤：

18、提供一衬底，在所述衬底上依次生长缓冲层、n型半导体层、低温应力释放层、多量子阱发光层、电子阻挡层和p型半导体层；

19、所述多量子阱发光层包括依次层叠的绿光多量子阱层、蓝光多量子阱层和蓝光多耦合阱层；

20、所述绿光多量子阱层包括周期性交替层叠的绿光ingan量子阱层和绿光gan量子垒层；所述蓝光多量子阱层包括周期性交替层叠的蓝光ingan量子阱层和蓝光gan量子垒层；所述蓝光多耦合阱层包括周期性交替层叠的蓝光ingan耦合阱层和蓝光ingan耦合垒层，所述蓝光ingan耦合垒层为zn、si共掺杂的ingan层，厚度为1nm~6nm。

21、作为上述技术方案的改进，所述蓝光ingan耦合阱层的生长温度为660℃~950℃，生长压力为30torr~360torr；

22、所述蓝光ingan耦合垒层的生长温度为720℃~980℃，生长压力为30torr~360torr，生长所述蓝光ingan耦合垒层时，通入zn源和si源进行共掺杂，所述zn源为dmzn或dezn，流量为1sccm~50sccm。

23、作为上述技术方案的改进，所述绿光ingan量子阱层的生长温度为620℃~950℃，生长压力为30torr~360torr，所述绿光gan量子垒层的生长温度为720℃~980℃，生长压力为30torr~360torr；

24、所述蓝光ingan量子阱层的生长温度为660℃~950℃，生长压力为30torr~360torr，所述蓝光gan量子垒层的生长温度为720℃~980℃，生长压力为30torr~360torr。

25、相应的，本发明还公开了一种蓝绿双波段led，包括上述的蓝绿双波段led外延片或上述的制备方法制备得到的蓝绿双波段led外延片。

26、实施本发明，具有如下有益效果：

27、1、本发明提供的蓝绿双波段led外延片，多量子阱发光层包括依次层叠的绿光多量子阱层、蓝光多量子阱层和蓝光多耦合阱层，单颗led芯片可同时激发出蓝光和绿光两种波段的光源，应用在rgb led背光光源中可以降低成本，应用在白光led背光光源中可以减少荧光粉的使用。

28、2、本发明提供的蓝绿双波段led外延片中，靠近p型半导体层的蓝光多耦合阱层包括周期性交替层叠的蓝光ingan耦合阱层和蓝光ingan耦合垒层，且蓝光ingan耦合垒层为薄垒层结构，厚度仅为1nm~6nm，空穴的波函数在蓝光多耦合阱层耦合，大大提高了空穴向靠近n型半导体层的阱层的运输能力，同时低禁带宽度的ingan材料进一步提高了p型半导体层的空穴注入效率，使得空穴浓度在多量子阱发光层的各阱层中的分布一致，从而提高蓝绿双波段发光二极管的光效和显色性能。

29、3、本发明提供的蓝绿双波段led外延片中，蓝光ingan耦合垒层进行zn、si共掺杂，利用zn的缺陷钝化作用提升晶体质量，显著降低非辐射复合率，从而提高micro-led在低工作电流密度下的发光效率，同时zn元素的掺杂，使得蓝光ingan耦合垒层的价带中引入空穴，能够有效降低蓝光ingan耦合垒层的势垒，使得空穴更容易从p型半导体层注入到多量子阱发光层，进一步提高p型半导体层的空穴注入效率，使得空穴浓度在多量子阱发光层的各阱层中的分布更为一致，从而进一步提高本发明提供的蓝绿双波段led的光效和显色性能。