[發(fā)明專利]一種非對稱多量子阱結(jié)構(gòu)的藍光LED及其制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810208079.1
• 申請日: 2008-12-29
• 公開（公告）號: CN101459216A
• 公開（公告）日: 2009-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉善鵬;李淼;董云飛;潘堯波;郝茂盛
• 申請（專利權(quán)）人: 上海藍光科技有限公司;彩虹集團公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所
• 代理人: 余明偉;尹麗云

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種非對稱多量子阱結(jié)構(gòu)的藍光LED及其制作方法，特別涉及一種高亮度長壽命GaN基非對稱多量子阱結(jié)構(gòu)的藍光LED及其制作方法。?

背景技術(shù)

GaN基藍光發(fā)光二極管(Blue?LED)是全色顯示以及高密度DVD(HD-DVD)激光頭的主導力量；同時，高性能的藍光LED可以通過激發(fā)熒光粉獲得白光，從而實現(xiàn)人類長久以來的夢想——全固態(tài)白光照明光源。隨著器件性能的進一步提高，目前半導體發(fā)光二極管已經(jīng)逐漸滲透到液晶電視背光，液晶電腦顯示屏背光等高端領(lǐng)域，并且大有取代日光燈而進入千家萬戶之勢。?

半導體發(fā)光二極管是利用電子和空穴分別從n-型摻雜區(qū)和p-型摻雜區(qū)到達有源區(qū)進行復(fù)合產(chǎn)生輻射躍遷而發(fā)光的。但是，首先由于n-GaN層的電子濃度一般高于p-GaN層中的空穴濃度幾個數(shù)量級，這樣會導致發(fā)光界面靠近p層，當發(fā)光界面靠近p層時，只有靠近p層的1-2個量子阱的輻射躍遷對發(fā)光有貢獻，亮度上很難有較大突破，同時由于發(fā)光界面靠近p層，因此離p層較遠的量子阱由于淬滅中心的存在，發(fā)生非輻射躍遷的幾率增加，導致產(chǎn)生的焦耳熱增多，進而會使器件的壽命難以有效提高；其次，由于空穴與電子在濃度和遷移率方面存在較大差距，使電子比空穴易于輸運到更深層的量子阱有源區(qū)，而多余的電子由于無法與空穴復(fù)合，最終會形成無效電流，從而降低器件的電流注入效率；最后，由于氮化鎵基發(fā)光二極管中存在極化效應(yīng)，使得量子阱中存在很強的極化電場，電子和空穴被空間分離導致輻射復(fù)合幾率顯著降低，因此人們通常采用較窄的量子阱結(jié)構(gòu)來增加電子空穴的輻射復(fù)合幾率，但是較窄的量子阱結(jié)構(gòu)會導致電子和空穴的俘獲幾率較低，降低發(fā)光二極管電流注入效率。因此，高亮度長壽命電流注入率高的藍光LED一直是產(chǎn)業(yè)界關(guān)注的焦點。?

為了增加發(fā)光二極管的電流注入效率，降低其熱阻，延長其壽命，已有各種結(jié)構(gòu)被提出并加以應(yīng)用，例如氮化鎵基藍光發(fā)光二極管中采用AlGaN做電子阻擋層，雖然可以增加電流注入效率，但由于很難獲得高質(zhì)量的AlGaN晶體，產(chǎn)生的缺陷會降低電子空穴輻射復(fù)合幾率。再比如采用電子俘獲發(fā)射層技術(shù)，雖然可以在一定程度上增加電子的俘獲幾率，但此技術(shù)無一例外的采用低In組份的寬能隙結(jié)構(gòu)層，由于對電子的限制作用有限，因此這種結(jié)構(gòu)只對相鄰的量子阱有效，靠后的量子阱不會由于該層的存在而顯著的增加電子的俘獲幾率。又比如在此基礎(chǔ)上發(fā)明的原位電子俘獲發(fā)射層，這種結(jié)構(gòu)是在每個量子阱前都生長有電子俘獲發(fā)射層，但該結(jié)構(gòu)仍然采用寬能隙結(jié)構(gòu)層，而且也增加了工藝的復(fù)雜性和不必要的成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)方案是提供一種非對稱多量子阱結(jié)構(gòu)的藍光LED及其制作方法。?

為解決上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供一種非對稱多量子阱結(jié)構(gòu)的藍光LED，包括：藍寶石襯底層、未摻雜的GaN層、n型GaN層、有源區(qū)及p型GaN層，上述五者依次排列，所述有源區(qū)包括一個或連續(xù)兩個窄能隙量子阱結(jié)構(gòu)區(qū)、及在所述窄能隙量子阱結(jié)構(gòu)區(qū)上連續(xù)生長的至少五個藍光量子阱結(jié)構(gòu)區(qū)；所述窄能隙量子阱結(jié)構(gòu)區(qū)先生長窄能隙量子阱勢壘層，再生長窄能隙量子阱勢阱層；所述藍光量子阱結(jié)構(gòu)區(qū)先生長藍光量子阱勢阱層，再生長藍光量子阱勢壘層；有源區(qū)的生長以勢壘層開始，并以勢壘層結(jié)束；相鄰兩個藍光量子阱結(jié)構(gòu)區(qū)共用所述藍光量子阱勢壘層，相鄰的窄能隙量子阱結(jié)構(gòu)區(qū)及藍光量子阱結(jié)構(gòu)區(qū)共用所述窄能隙量子阱勢壘層，且在所述有源區(qū)包括連續(xù)兩個宅能隙量子阱結(jié)構(gòu)區(qū)的情況下，相鄰兩個窄能隙量子阱結(jié)構(gòu)區(qū)共用所述窄能隙量子阱勢壘層；其中，所述窄能隙量子阱結(jié)構(gòu)區(qū)的勢壘層厚度薄于8nm，以增加電子的隧穿幾率，所述窄能隙量子阱結(jié)構(gòu)區(qū)的勢阱層厚度厚于3nm，以增加窄能隙量子阱儲存電子的能力，所述藍光量子阱的勢阱層薄于2nm，以增加電子空穴輻射復(fù)合的幾率；所述每一個窄能隙量子阱結(jié)構(gòu)區(qū)的勢阱層的銦組份介于25％-35％之間，所述每一個藍光量子阱結(jié)構(gòu)區(qū)的勢阱層的銦組份介于10％-15％之間。?

較佳地，所述每一個窄能隙量子阱結(jié)構(gòu)區(qū)的勢阱層優(yōu)選厚度為3nm-4nm，所述每一個窄能隙量子阱結(jié)構(gòu)區(qū)的勢壘層優(yōu)選厚度為5-8nm。?

較佳地，所述每一個藍光量子阱結(jié)構(gòu)區(qū)的勢阱層優(yōu)選厚度為1-2nm，所述每一個藍光量子阱結(jié)構(gòu)區(qū)的勢壘層優(yōu)選厚度為10-15nm。?