[發明專利]低極化效應的氮化鎵基發光二極管用外延材料及制法

有效

• 申請號: 200610089289.4
• 申請日: 2006-08-15
• 公開（公告）號: CN101127376A
• 公開（公告）日: 2008-02-20
• 發明（設計）人: 陳弘;賈海強;郭麗偉;王文新;周均銘
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司
• 代理人: 高存秀

1.一種低極化效應的GaN發光二極管芯片用外延材料的制法，其特征在于，在GaN基極性LED用外延材料的制備過程中，將具有較低能帶的長波長量子阱的電子或空穴隧穿到具有較高能帶的短波長量子阱中，以提高LED外延材料的量子阱發光效率；

同時，在GaN基極性LED用外延材料的制備過程中，利用不同極化效應引起的量子阱界面電荷不同，用極化效應高界面電荷大的量子阱來減少極化效應低的量子阱的極化效應，以提高量子阱電子或空穴交疊，提高GaN基LED用外延材料的發光強度；

所述的具有較低能帶的長波長量子阱是指設計光熒光波長為200nm至600nm的量子阱；

所述的具有較高能帶的短波長量子阱是指設計光熒光波長為200nm至600nm的量子阱；

所述具有較低能帶的長波長量子阱的設計光熒光峰位相比所述的具有較高能帶的短波長量子阱的設計光熒光峰位向長波長方向移動的范圍在5nm～100nm之間；

所述極化效應高界面電荷大的量子阱是指界面電荷為1E13C/cm²至5E14C/cm²的量子阱；

所述極化效應低的量子阱是指界面電荷為5E11C/cm²至1E14C/cm²的量子阱。

2.按權利要求1所述的低極化效應的氮化鎵基發光二極管用外延材料的制法，其特征在于，具體制做步驟如下：

以藍寶石或者SiC作為襯底，用常規半導體器件沉積技術在所述襯底上依次生長n型InGaAlN層、低極化效應有源層和p型InGaAlN層，得到低極化效應高內量子效率的GaN發光二極管用外延材料；

所述n型InGaAlN層由依次包覆在襯底之上的GaN緩沖層和n型GaN層組成；

所述GaN緩沖層為GaN層、AlN層、AlGaN層、InGaN層、InAlN層、InAlGaN層或者上述合金組合而成的在異質襯底上外延的過渡層；

所述n型GaN層為GaN層、AlN層、AlGaN層、InGaN層、InAlN層、InAlGaN層或者上述合金組合的n型歐姆接觸的接觸層；

所述低極化效應有源層由依次包覆在所述n型GaN層的InAlGaN多量子阱結構極化調控層和InAlGaN多量子結構發光層組成；

所述InAlGaN極化調控層為由第一勢壘層In_y1Al_z1Ga_1-y1-z1N和第一量子阱層In_x1Al_m1Ga_1-x1-m1N組成的多量子阱結構；其中，y1＜x1，0.1＜x1＜0.3，0＜y1＜0.15，0＜z1＜0.5，0＜m1＜0.5；

所述InAlGaN多量子阱結構發光層為由第二勢壘層In_yAl_zGa_1-y-zN和第二量子阱層In_xAl_mGa_1-x-mN組成的多量子阱結構形成的發光二極管有源層，其中y＜x，0.1＜x＜0.3，0＜y＜0.15，0＜z＜0.5，0＜m＜0.5；

所述的p型GaN層為GaN層、InAlN層、AlGaN層、InAlGaN層或上述合金組合的制備p型歐姆接觸的接觸層。

3.按權利要求1所述的低極化效應的氮化鎵基發光二極管用外延材料的制法，其特征在于，所述GaN緩沖層厚為10nm～3μm。

4.按權利要求1所述的低極化效應的氮化鎵基發光二極管用外延材料的制法，其特征在于，所述的n型GaN層厚度為20nm～5μm。