本發明涉及半導體光電器件，尤其涉及一種led外延片結構及其制備方法。
背景技術：
1、紅黃光led芯片憑借其高可靠性、低功耗和長壽命等優勢，被廣泛應用于室內及室外顯示屏、汽車剎車燈、家用電器、交通指示燈和景觀裝飾等領域。傳統紅黃光led芯片的外延片通常采用algainp/gaas材料體系，外延片的結構通常包括gaas襯底以及在gaas襯底上外延生長的緩沖層、n型限制層、多量子阱有源層、p型限制層及p型窗口層等功能層，其中，多量子阱有源層包括量子阱層和勢壘層，量子阱層可以采用algainp材料或gainp材料，勢壘層可以采用algainp材料。
2、然而，盡管上述led外延片結構應用廣泛，但在實際應用中仍存在以下難以克服的技術瓶頸：由于傳統紅黃光led外延片的有源層采用量子阱結構，量子阱層是薄膜結構，其與襯底/勢壘層之間普遍會存在晶格失配，導致量子阱層具有高位錯密度，這些位錯缺陷會成為載流子的非輻射復合中心，顯著降低電子與空穴的輻射復合概率，導致led芯片的內量子效率降低，進而導致發光效率降低。此外，傳統量子阱層對載流子的限制能力較弱，容易導致載流子泄漏，特別是在高溫下載流子泄漏嚴重，會進一步降低led芯片的發光效率。
技術實現思路
1、本發明所要解決的技術問題在于，提供一種led外延片結構及其制備方法，可有效降低位錯密度并提升載流子限制能力，從而提高內量子效率，最終提高led芯片的光效。
2、為了解決上述技術問題，本發明提供了一種led外延片結構，包括襯底以及在襯底上依次層疊的緩沖層、n型限制層、n型阻擋層、有源層、p型阻擋層、p型限制層、p型窗口層和p型接觸層；
3、所述有源層包括周期性交替層疊的gainp量子點層和勢壘層；
4、所述gainp量子點層中含有gainp量子點，所述gainp量子點的密度為1×109/cm2~1×1011/cm2，平均直徑為5nm~40nm。
5、作為上述技術方案的改進，所述勢壘層包括依次層疊的gap勢壘層和algainp勢壘層，所述gap勢壘層層疊于gainp量子點層上。
6、作為上述技術方案的改進，所述gainp量子點層的厚度為2nm~15nm；
7、所述gap勢壘層的厚度為1nm~5nm；
8、所述algainp勢壘層的厚度為4nm~20nm，所述algainp勢壘層中in組分的含量為0.2~0.7，al組分和ga組分的含量之和為0.3~0.8。
9、作為上述技術方案的改進，所述n型限制層為具有si摻雜的n型alinp電子層，si摻雜濃度為1×1017atoms/cm3~1×1019atoms/cm3，厚度為100nm~400nm；
10、所述p型限制層為具有mg摻雜的p型alinp空穴層，mg摻雜濃度為1×1017atoms/cm3~1×1019atoms/cm3，厚度為150nm~350nm。
11、作為上述技術方案的改進，所述p型窗口層為具有mg摻雜的p型gap窗口層，mg摻雜濃度為1×1018atoms/cm3~1×1021atoms/cm3，厚度為0.5μm~8μm；
12、所述p型接觸層為碳摻雜gap層，碳摻雜濃度為1×1020atoms/cm3~1×1022atoms/cm3，厚度為50nm~200nm。
13、作為上述技術方案的改進，所述緩沖層為具有si摻雜的gaas緩沖層，si摻雜濃度為1×1019atoms/cm3~1×1021atoms/cm3，厚度為100nm~400nm；
14、所述n型阻擋層為n型algainp阻擋層，厚度為20nm~200nm；
15、所述p型阻擋層為p型algainp阻擋層，厚度為20nm~200nm。
16、相應地，本發明還提供了一種led外延片結構的制備方法，用于制備上述的led外延片結構，包括以下步驟：
17、（1）提供用于外延生長的襯底；
18、（2）在所述襯底上沉積緩沖層；
19、（3）在所述緩沖層上沉積n型限制層；
20、（4）在所述n型限制層上沉積n型阻擋層；
21、（5）在所述n型阻擋層上沉積有源層；
22、（6）在所述有源層上沉積p型阻擋層；
23、（7）在所述p型阻擋層上沉積p型限制層；
24、（8）在所述p型限制層上沉積p型窗口層；
25、（9）在所述p型窗口層上沉積p型接觸層；
26、所述有源層包括周期性交替層疊的gainp量子點層和勢壘層；
27、所述gainp量子點層中含有gainp量子點，所述gainp量子點的密度為1×109~1×1011/cm2，直徑為5nm~40nm。
28、作為上述技術方案的改進，所述gainp量子點層的沉積方法包括以下步驟：
29、a、在溫度為500℃~600℃的條件下，向反應室中脈沖式通入in源；
30、b、停止通入in源，保持溫度為500℃~600℃，向反應室中通入p源和ga源；
31、c、保持通入p源但停止通入ga源，保持溫度為500℃~600℃，進行預設時間的生長中斷；
32、重復上述步驟a、步驟b和步驟c若干次，得到gainp量子點層。
33、作為上述技術方案的改進，在步驟a中，向反應室中脈沖式通入in源的時間為1s~40s；
34、在步驟b中，向反應室中通入p源和ga源的時間為10s~25s；
35、在步驟c中，進行5s~60s的生長中斷；
36、步驟a、步驟b和步驟c的循環次數為2~6次。
37、作為上述技術方案的改進，上述步驟a、步驟b和步驟c中，in源采用tmin，p源采用ph3，ga源采用tmga。
38、作為上述技術方案的改進，所述勢壘層的沉積方法包括以下步驟：
39、將生長溫度控制在500℃~600℃，通入ga源和p源，生長得到gap勢壘層；
40、將生長溫度調整至在650℃~750℃，通入al源、ga源、in源和p源，生長得到algainp勢壘層。
41、實施本發明，具有如下有益效果：
42、通過在有源層中采用gainp量子點層代替傳統的量子阱層，gainp量子點層為量子點結構，量子點結構的三維限制效應能大幅提升載流子限制能力，有效地防止載流子泄漏，也能更好的限制俄歇復合，極大地提升了輻射復合概率，從而獲得更高的內量子效率，能有效提升器件的發光效率。
43、同時，本實施方式的量子點結構有效地弛豫了晶格失配引入的應變，使得晶格失配引入的應變不會像在傳統量子阱中那樣一直累積，而是被限制在量子點周圍，避免了大量穿透位錯的形成，從而降低了非輻射復合中心密度，進一步提升內量子效率，從而進一步提升器件的發光效率。
44、此外，相對于量子阱，本實施方式中量子點結構對生長溫度和組分波動不敏感，波長一致性更好。而且，量子點結構中的載流子輸運不同于量子阱，載流子可以通過共振隧穿或點對點躍遷的方式傳輸，降低器件的串聯電阻和正向工作電壓（vf），使得在相同注入電流下，能夠降低器件的功耗，提升能效。