本发明涉及半导体材料的，尤其涉及一种蓝光micro-led的外延结构及其制备方法。
背景技术：
1、随着新兴的可穿戴和便携技术的蓬勃发展，微米级尺寸的led芯片（micro-led）由于其在显示、可见光通信和生物医学等领域的应用前景，获得了科研机构和企业的巨大关注与研究。micro-led显示具有纳秒（ns）级别高速响应，无机材料的稳定特性，高光效，高可靠性，高色纯度和对比度，可透明等优异的性能，这些特性的综合是液晶显示（lcd）和有机led（oled）所无法达到的。
2、虽然micro-led具有诸多优异的特性，但也面临着制造技术和材料器件物理等方面的挑战，如仍并未完全解决随芯片尺寸减小，器件峰值外部量子效率（eqe）下降和对应的电流密度增大的问题，工作电流密度处于0.01a/cm2~0.5a/cm2区间的micro-led效率仍明显偏低。而事实上，即使是通用照明和背光显示应用的常规尺寸芯片，处于此电流密度下的效率也相对较低，原因为常规尺寸芯片为了兼顾效率和成本因素，其工作电流密度在20a/cm2~40a/cm2之间，相应的外延结构设计和材料生长的目标也是提升大电流密度下的效率，其峰值eqe通常处于1a/cm2~4a/cm²电流密度区间，而没有关注低电流密度下的器件效率。
3、不同电流密度下，led器件的发光机理的主导原因存在差异，相应外延层结构也应有所变化。例如，在micro-led工作区间的0.01a/cm2~0.5a/cm2小电流密度下，量子阱中载流子浓度相对较低，俄歇复合占比少，相应量子阱复合体积可以降低，即可减少量子阱个数，减少缺陷数量，提升低电流密度下器件的eqe；同时，低电流密度下电子泄露尚未发生或比例很低，电子阻挡层结构不仅没有阻挡电子的作用，反而会阻挡空穴的注入，降低器件的量子效率。因此，针对micro-led低电流密度工作条件下的led外延层结构进行深入的机理研究、设计和生长，是研发低工作电流密度驱动下高光效micro-led器件的一项必要关键技术。
4、传统的可见光led的外延结构设计都是基于大芯片、大电流、大功率的传统应用场景，而micro-led的显示应用要求小尺寸、低电流密度以及低功率，使用传统外延结构设计的led已经无法满足micro-led的应用要求。因此，重新设计适用于小尺寸、低电流密度以及低功率的micro-led的外延结构，提高其电光转换效率，是目前学术界和产业界都面临的重要难题。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题在于，提供一种蓝光micro-led的外延结构及其制备方法，可以降低生长ingan量子阱时的应力，提高多量子阱层的晶体质量，从而提高micro-led的内量子效率。
2、为了解决上述技术问题，本发明第一方面提供了一种蓝光micro-led的外延结构，包括衬底，在所述衬底上依次层叠的缓冲层，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由下至上依次层叠生长的第一浅蓝光多量子阱子层，第二浅蓝光多量子阱子层，第三蓝光多量子阱子层和第四浅蓝光多量子阱子层；
4、其中，所述第一浅蓝光多量子阱子层为由下至上依次周期性交替生长的第一ingan多量子阱层与第一多量子阱复合垒层的超晶格结构，周期数为2~6；
5、所述第二浅蓝光多量子阱子层为由下至上依次周期性交替生长的第二ingan多量子阱层与第二多量子阱复合垒层的超晶格结构，周期数为1~5；
6、所述第三蓝光多量子阱子层为由下至上依次周期性交替生长的第三ingan多量子阱层与第三si掺gan多量子垒层的超晶格结构；周期数为2~8；
7、所述第四浅蓝光多量子阱子层为由下至上依次周期性交替生长的第四ingan多量子阱层与第四多量子垒层的超晶格结构，周期数为2。
8、作为上述方案的改进，所述第一ingan多量子阱层为非掺杂的单层结构或多层结构，in组分为x1，0.08≤x1≤0.15；所述第一ingan多量子阱层的厚度为2.2nm~3.8nm；
9、所述第二ingan多量子阱层为非掺杂的单层结构或多层结构，in组分占比为x2，0.1≤x2≤0.18；所述第二ingan多量子阱层的厚度为2.2nm~3.8nm；
10、所述第三ingan多量子阱层为非掺杂的单层结构或多层结构，in组分占比为x3，0.13≤x3≤0.21；所述第三ingan多量子阱层的厚度为2.5nm~4.2nm；
11、所述第四ingan多量子阱层为非掺ingan多量子阱层和/或mg掺ingan多量子阱层，in组分为x4，0.08≤x4≤0.18；所述第四ingan多量子阱层的厚度为2.2nm~3.8nm。
12、作为上述方案的改进，所述第一多量子阱复合垒层包括由下至上依次层叠生长的第一si掺gan垒层，第一algan垒层和第一gan垒层；
13、所述第一si掺gan垒层的厚度为1nm~8nm，si的掺杂浓度为1.2×1017/cm3~7.6×1018/cm3；所述第一algan垒层中al组分为y1，0.02≤y1≤0.36；所述第一algan垒层的厚度为0.5nm~6.6nm；所述第一gan垒层的厚度为1nm~8nm；
14、所述第二多量子阱复合垒层包括由下至上依次层叠生长的第二si掺gan垒层，第二algan垒层和第二gan垒层；
15、所述第二si掺gan垒层的厚度为1nm~8nm，si的掺杂浓度为1.2×1017/cm3~7.6×1018/cm3；
16、所述第二algan垒层中al组分为y2，0.02≤y2≤0.36；所述第二algan垒层的厚度为0.5nm~6.6nm；
17、所述第二gan垒层的厚度为1nm~8nm。
18、作为上述方案的改进，所述第一多量子阱复合垒层的总厚度为7nm~16nm；
19、所述第二多量子阱复合垒层的总厚度为7nm~16nm；
20、所述第一ingan多量子阱层与第一多量子阱复合垒层的厚度比为1：（2.5~5）；
21、所述第二ingan多量子阱层与第二多量子阱复合垒层的厚度比为1：（2.5~5）。
22、作为上述方案的改进，所述第三si掺gan多量子垒层为掺杂有si元素的单层结构或多层结构，si的掺杂浓度为1.2×1017/cm3~8.6×1017/cm3；
23、所述第三si掺gan多量子垒层的厚度为6.5nm~13.6nm。
24、作为上述方案的改进，第三ingan多量子阱层与第三si掺gan多量子垒层的厚度比为1：（2.4~4.5）；
25、所述第四ingan多量子阱层与第四多量子垒层的厚度比为1：（2.5~5）。
26、作为上述方案的改进，所述第四浅蓝光多量子阱子层的第一周期中，第一周期第四ingan多量子阱层为非掺ingan多量子阱层；所述第四浅蓝光多量子阱子层的第二周期中，第二周期第四ingan多量子阱层为mg掺ingan多量子阱层，mg的掺杂浓度为3.6×1018/cm3~5.2×1019/cm3。
27、作为上述方案的改进，所述第四多量子垒层为由下至上依次周期性交替生长的gan层和ingan层形成的超晶格结构，周期数为2~10；
28、所述gan层为非掺杂gan层，厚度为0.5nm~3nm；
29、所述ingan层为掺mg掺ingan层，in组分为x5，0.01≤x5≤0.12；mg的掺杂浓度为5.0×1018/cm3~7.6×1019/cm3；
30、所述ingan层的厚度为0.5nm~3nm。
31、作为上述方案的改进，所述多量子阱发光层中，x1≤x2≤x3≥x4；
32、所述第一ingan多量子阱层的生长温度为t1，所述第二ingan多量子阱层的生长温度为t2，所述第三ingan多量子阱层的生长温度为t3，所述第四ingan多量子阱层的生长温度为t4，t1≥t2≥t3≤t4。
33、本发明第二方面还提供了一种所述的蓝光micro-led的外延结构的制备方法，包括：
34、提供一衬底；
35、在衬底上生长缓冲层；
36、在缓冲层上生长n型半导体层；
37、在n型半导体层上生长低温应力释放层；
38、在低温应力释放层上生长多量子阱发光层；
39、在多量子阱发光层上生长电子阻挡层；
40、在电子阻挡层上生长p型半导体层；
41、其中，所述多量子阱发光层包括由下至上依次层叠生长的第一浅蓝光多量子阱子层，第二浅蓝光多量子阱子层，第三蓝光多量子阱子层和第四浅蓝光多量子阱子层。
42、实施本发明，具有如下有益效果：
43、本发明中所述多量子阱发光层包括由下至上依次层叠生长的第一浅蓝光多量子阱子层，第二浅蓝光多量子阱子层，第三蓝光多量子阱子层和第四浅蓝光多量子阱子层，且对第一浅蓝光多量子阱子层，第二浅蓝光多量子阱子层，第三蓝光多量子阱子层和第四浅蓝光多量子阱子层的结构进行调整设计，可降低生长ingan量子阱时的应力，显著改善多量子阱发光层的质量，同时提高p型半导体层的空穴注入效率，从而提高micro-led芯片在低工作电流密度下的光效、良率等性能，使其适用于小尺寸、低电流以及低功率的蓝光micro-led。
1.一种蓝光micro-led的外延结构，其特征在于，包括衬底，在所述衬底上依次层叠的缓冲层，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；
2.如权利要求1所述的蓝光micro-led的外延结构，其特征在于，所述第一ingan多量子阱层为非掺杂的单层结构或多层结构，in组分为x1，0.08≤x1≤0.15；所述第一ingan多量子阱层的厚度为2.2nm~3.8nm；
3.如权利要求1所述的蓝光micro-led的外延结构，其特征在于，所述第一多量子阱复合垒层包括由下至上依次层叠生长的第一si掺gan垒层，第一algan垒层和第一gan垒层；
4.如权利要求1或3所述的蓝光micro-led的外延结构，其特征在于，所述第一多量子阱复合垒层的总厚度为7nm~16nm；
5.如权利要求1所述的蓝光micro-led的外延结构，其特征在于，所述第三si掺gan多量子垒层为掺杂有si元素的单层结构或多层结构，si的掺杂浓度为1.2×1017/cm3~8.6×1017/cm3；
6.如权利要求1所述的蓝光micro-led的外延结构，其特征在于，第三ingan多量子阱层与第三si掺gan多量子垒层的厚度比为1：（2.4~4.5）；
7.如权利要求1所述的蓝光micro-led的外延结构，其特征在于，所述第四浅蓝光多量子阱子层的第一周期中，第一周期第四ingan多量子阱层为非掺ingan多量子阱层；所述第四浅蓝光多量子阱子层的第二周期中，第二周期第四ingan多量子阱层为mg掺ingan多量子阱层，mg的掺杂浓度为3.6×1018/cm3~5.2×1019/cm3。
8.如权利要求1或6所述的蓝光micro-led的外延结构，其特征在于，所述第四多量子垒层为由下至上依次周期性交替生长的gan层和ingan层形成的超晶格结构，周期数为2~10；
9.如权利要求2所述的蓝光micro-led的外延结构，其特征在于，所述多量子阱发光层中，x1≤x2≤x3≥x4；
10.一种如权利要求1~9任一项所述的蓝光micro-led的外延结构的制备方法，其特征在于，包括：
