本发明涉及半导体，尤其涉及一种高光效led外延片及其制备方法、高光效led。
背景技术：
1、与传统的照明方式相比，gan基leds具有能耗低、使用寿命长、响应速度快和体积小等优点，已经被广泛应用于液晶显示背光源、大屏幕显示和普通照明等领域，极大地改善了人们的日常生活。
2、近年来，ingan/gan量子阱结构作为leds的有源区，受到了研究者的广泛关注，通过调节ingan阱层的in含量，可以使leds的发光波长覆盖从近红外到近紫外极宽的波长范围。目前led多采用在n型gan层上生长多个周期的ingan/gan有源层，以此提高量子局域效应，提高电子和空穴波函数交叠程度，从而提高led器件的发光效率。
3、但是ingan层作为阱层仍存在一些问题。第一，ingan阱层和gan垒层之间较大的晶格失配和热失配，会在ingan阱层产生很强的压电极化场并引发量子限制斯塔克效应，导致波长红移和载流子辐射复合效率的降低。第二，电子的有效质量小于空穴，电子在半导体中的移动速度远高于空穴，因此电子与空穴通常在后面几个量子阱中发生复合，前几个量子阱不参与发光，进入有源层的电子发生泄露，并与p型gan层的空穴发生非辐射复合，导致发光二极管的发光效率下降。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题在于，提供一种高光效led外延片，提高量子阱层晶体质量的同时降低量子阱层的极化效应，提高载流子在有源区的辐射复合效率，从而提升led的发光效率。
2、本发明所要解决的技术问题还在于，提供一种高光效led外延片的制备方法，制得的led的发光效率高。
3、为达到上述技术效果，本发明提供了一种高光效led外延片，包括衬底及依次沉积在所述衬底上的缓冲层、非掺杂gan层、n型gan层、有源层、电子阻挡层和p型gan层，所述有源层包括依次层叠的第一超晶格层、第二超晶格层和第三超晶格层，所述第一超晶格层、第二超晶格层和第三超晶格层均包括周期性交替层叠的复合量子阱层和量子垒层；
4、所述复合量子阱层包括依次层叠的第一量子阱子层、第二量子阱子层、第三量子阱子层和第四量子阱子层，所述第一量子阱子层为gan层、ingan层、algan层、alingan层中的一种或多种，所述第二量子阱子层为ingan层，所述第三量子阱子层为alingan层，所述第四量子阱子层为gan层、ingan层、algan层、alingan层中的一种或多种；
5、所述第一超晶格层中的第一量子阱子层为n型掺杂层，第四量子阱子层为非掺杂层；所述第二超晶格层中的第一量子阱子层为非掺杂层，第四量子阱子层为非掺杂层；所述第三超晶格层中的第一量子阱子层为非掺杂层，第四量子阱子层为p型掺杂层。
6、作为上述技术方案的改进，所述第一超晶格层中的第一量子阱子层的si掺杂浓度为1×1017cm-3～1×1018cm-3；所述第三超晶格层中的第四量子阱子层的mg掺杂浓度为1×1018cm-3～1×1019cm-3。
7、作为上述技术方案的改进，所述第一量子阱子层的厚度为0.5nm～5nm；所述第二量子阱子层的厚度为1nm～10nm；所述第三量子阱子层的厚度为0.5nm～5nm；所述第四量子阱子层的厚度为0.5nm～5nm。
8、作为上述技术方案的改进，所述第二量子阱子层的in组分占比为0.01～0.3；所述第三量子阱子层的in组分占比为0.01～0.3，al组分占比为0.01～0.3。
9、作为上述技术方案的改进，所述第一超晶格层、第二超晶格层和第三超晶格层的周期数均为1～10。
10、作为上述技术方案的改进，所述量子垒层包括依次层叠的algan量子垒层和gan量子垒层，所述量子垒层的厚度为5nm～50nm；所述algan量子垒层的al组分占比为0.01～0.5。
11、相应的，本发明还公开了一种高光效led外延片的制备方法，用于制备上述的高光效led外延片，包括以下步骤：
12、提供一衬底，在所述衬底上依次生长缓冲层、非掺杂gan层、n型gan层、有源层、电子阻挡层和p型gan层，所述有源层包括依次层叠的第一超晶格层、第二超晶格层和第三超晶格层，所述第一超晶格层、第二超晶格层和第三超晶格层均包括周期性交替层叠的复合量子阱层和量子垒层；
13、所述复合量子阱层包括依次层叠的第一量子阱子层、第二量子阱子层、第三量子阱子层和第四量子阱子层，所述第一量子阱子层为gan层、ingan层、algan层、alingan层中的一种或多种，所述第二量子阱子层为ingan层，所述第三量子阱子层为alingan层，所述第四量子阱子层为gan层、ingan层、algan层、alingan层中的一种或多种；
14、所述第一超晶格层中的第一量子阱子层为n型掺杂层，第四量子阱子层为非掺杂层；所述第二超晶格层中的第一量子阱子层为非掺杂层，第四量子阱子层为非掺杂层；所述第三超晶格层中的第一量子阱子层为非掺杂层，第四量子阱子层为p型掺杂层。
15、作为上述技术方案的改进，所述第一量子阱子层的生长温度为700℃～900℃，生长压力为50torr～300torr；
16、所述第二量子阱子层的生长温度为700℃～900℃，生长压力为50torr～300torr；
17、所述第三量子阱子层的生长温度为700℃～900℃，生长压力为50torr～300torr；
18、所述第四量子阱子层的生长温度为800℃～900℃，生长压力为50torr～300torr。
19、作为上述技术方案的改进，所述第一量子阱子层的生长温度沿外延方向逐渐降低；
20、所述第三量子阱子层的生长温度沿外延方向逐渐升高。
21、相应的，本发明还公开了一种高光效led，包括上述的高光效led外延片。
22、实施本发明实施例，具有如下有益效果：
23、1、第一超晶格层的第一量子阱子层为n型掺杂层，为量子阱复合补充电子，提高复合的载流子浓度；另外掺杂si可以屏蔽缺陷，提高量子阱层晶体质量。第二量子阱子层为ingan层，ingan层的厚度小于电子的德布罗意波长，电子和空穴的能级为分立的量子化能级，具有显著的量子限制效应；ingan层的富in的区域产生势能谷，富in的区域成为载流子的势阱，电子和空穴注入时，很容易被这些势阱俘获并复合发光，大大降低了被位错俘获而发生非辐射复合的几率，提高发光二极管发光效率。第三量子阱子层为alingan层，通过调控al组分和in组分的配比，减少晶格失配，降低量子阱的极化效应。第四量子阱子层可以减少复合量子阱层的in扩散至量子垒层造成的发光效率下降，第三超晶格层的第四量子阱子层为p型掺杂层，为量子阱复合补充空穴，提高复合的空穴浓度，并且p型掺杂也能够平衡量子阱层的极化电场效应，使得载流子尽量在第二超晶格层复合，提高空穴和电子波函数的重叠度，提高发光效率。生长多周期的有源层，提高量子限制效应，电子和空穴被局域在多量子阱中，从而提高电子和空穴波函数的交叠，进而提升辐射复合速率。
24、2、本发明提供的高光效led外延片的有源层中，沿外延生长方向，第一量子阱子层的生长温度逐渐下降至第二量子阱层的生长温度，可以提高后续沉积ingan层的晶体质量，减少缺陷的非辐射复合。
1.一种高光效led外延片，其特征在于，包括衬底及依次沉积在所述衬底上的缓冲层、非掺杂gan层、n型gan层、有源层、电子阻挡层和p型gan层，所述有源层包括依次层叠的第一超晶格层、第二超晶格层和第三超晶格层，所述第一超晶格层、第二超晶格层和第三超晶格层均包括周期性交替层叠的复合量子阱层和量子垒层；
2.如权利要求1所述的高光效led外延片，其特征在于，所述第一超晶格层中的第一量子阱子层的si掺杂浓度为1×1017cm-3～1×1018cm-3；所述第三超晶格层中的第四量子阱子层的mg掺杂浓度为1×1018cm-3～1×1019cm-3。
3.如权利要求1所述的高光效led外延片，其特征在于，所述第一量子阱子层的厚度为0.5nm～5nm；所述第二量子阱子层的厚度为1nm～10nm；所述第三量子阱子层的厚度为0.5nm～5nm；所述第四量子阱子层的厚度为0.5nm～5nm。
4.如权利要求1所述的高光效led外延片，其特征在于，所述第二量子阱子层的in组分占比为0.01～0.3；所述第三量子阱子层的in组分占比为0.01～0.3，al组分占比为0.01～0.3。
5.如权利要求1所述的高光效led外延片，其特征在于，所述第一超晶格层、第二超晶格层和第三超晶格层的周期数均为1～10。
6.如权利要求1所述的高光效led外延片，其特征在于，所述量子垒层包括依次层叠的algan量子垒层和gan量子垒层，所述量子垒层的厚度为5nm～50nm；所述algan量子垒层的al组分占比为0.01～0.5。
7.一种高光效led外延片的制备方法，用于制备如权利要求1～6任一项所述的高光效led外延片，其特征在于，包括以下步骤：
8.如权利要求7所述的高光效led外延片的制备方法，其特征在于，所述第一量子阱子层的生长温度为700℃～900℃，生长压力为50torr～300torr；
9.如权利要求8所述的高光效led外延片的制备方法，其特征在于，所述第一量子阱子层的生长温度沿外延方向逐渐降低；
10.一种高光效led，其特征在于，所述高光效led包括如权利要求1～6中任一项所述的高光效led外延片。
