[發(fā)明專利]GaN基多量子阱結(jié)構(gòu)的高亮度發(fā)光二極管及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910112086.6
• 申請(qǐng)日: 2009-06-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101593804A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-12-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉寶林;李曉瑩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L33/00
• 分類號(hào): H01L33/00
• 代理公司: 廈門南強(qiáng)之路專利事務(wù)所
• 代理人: 馬應(yīng)森

1.GaN基多量子阱結(jié)構(gòu)的高亮度發(fā)光二極管，其特征在于其從下到上依次為：(0001)面藍(lán)寶石襯底、低溫緩沖層、n型摻雜的GaN層、3～5個(gè)InGaN/GaN多量子阱、p型摻雜的AlGaN層、p型摻雜的GaN層、5個(gè)周期的p-InGaN/p-AlGaN超晶格層、p型歐姆接觸層、在n型摻雜的GaN層上通過(guò)刻蝕和光刻技術(shù)制作n型歐姆接觸層；

所述量子阱由不摻雜的勢(shì)壘層和其上不摻雜的勢(shì)阱層組成，且勢(shì)阱層的帶隙小于勢(shì)壘層的帶隙，所述勢(shì)阱層為漸變組分的InGaN，其厚度為2～5nm；勢(shì)壘層為GaN，其厚度為5～20nm。

2.如權(quán)利要求1所述GaN基多量子阱結(jié)構(gòu)的高亮度發(fā)光二極管，其特征在于所述p型AlGaN層的厚度為100～200nm，p型GaN層的厚度為200～300nm；所述5個(gè)周期的p-InGaN/p-AlGaN超晶格層的p-InGaN層的厚度為2～5nm，p-AlGaN層的厚度為2～7nm。

3.如權(quán)利要求1所述GaN基多量子阱結(jié)構(gòu)的高亮度發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

1)將(0001)面藍(lán)寶石襯底裝入反應(yīng)室，對(duì)襯底進(jìn)行熱處理，接著生長(zhǎng)GaN緩沖層；

2)生長(zhǎng)n型摻硅GaN層，再生長(zhǎng)3～5個(gè)周期的漸變組分InGaN/GaN多量子阱，然后生長(zhǎng)p型摻Mg的AlGaN層和p型摻Mg的GaN層，最后生長(zhǎng)5個(gè)周期摻Mg的p-InGaN/p-AlGaN超晶格層，整個(gè)外延生長(zhǎng)完畢后，將外延片退火，得GaN基多量子阱結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管外延片；

3)樣品清洗后，采用傳統(tǒng)工藝刻蝕出n型GaN層，分別在n型GaN層上和5個(gè)周期的摻Mg的p-InGaN/p-AlGaN超晶格層頂部制作n型歐姆接觸層和p型歐姆接觸層，得GaN基多量子阱結(jié)構(gòu)的高亮度發(fā)光二極管。

4.如權(quán)利要求3所述GaN基多量子阱結(jié)構(gòu)的高亮度發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于在步驟1)中，所述熱處理是在H₂氣氛下加熱至1050～1200℃對(duì)襯底進(jìn)行熱處理10～20min；所述生長(zhǎng)GaN緩沖層是對(duì)熱處理后的襯底降溫至500～600℃下生長(zhǎng)GaN緩沖層，GaN緩沖層的厚度為10～40nm；生長(zhǎng)GaN緩沖層的壓力為500～600Torr，載氣流量為10～30L/min，TMGa流量為20～80μmol/min，NH₃流量為80～220mol/min。

5.如權(quán)利要求3所述GaN基多量子阱結(jié)構(gòu)的高亮度發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于在步驟2)中，所述生長(zhǎng)n型摻硅GaN層的溫度為950～1100℃，生長(zhǎng)n型摻硅GaN層的壓力為100～300Torr，載氣流量為5～20L/min，TMGa流量為50～200μmol/min，NH₃流量為120～500mol/min，SiH₄流量為0.2～2nmol/min，n型摻硅GaN層的厚度為2～3μm。

6.如權(quán)利要求3所述GaN基多量子阱結(jié)構(gòu)的高亮度發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于在步驟2)中，所述生長(zhǎng)3～5個(gè)周期的漸變組分InGaN/GaN多量子阱是在N₂氣氛下生長(zhǎng)，生長(zhǎng)InGaN/GaN多量子阱的壓力為50～500Torr，載氣流量為5～20L/min，NH₃流量為120～500mol/min，勢(shì)阱層的厚度為2～5nm，生長(zhǎng)溫度的線性變化范圍為700～850℃，TMGa流量為1～4μmol/min，TMIn流量的線性變化范圍為10～40μmol/min，勢(shì)壘層的厚度為5～20nm，生長(zhǎng)溫度為700～900℃，TMGa流量為10～40μmol/min。