[發(fā)明專利]一種采用P型襯底的發(fā)光二極管

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910181237.3
• 申請日: 2009-07-07
• 公開（公告）號: CN101604726A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張銀橋;蔡建九;張雙翔;王向武
• 申請（專利權(quán)）人: 揚州漢光光電有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00
• 代理公司: 揚州市錦江專利事務(wù)所
• 代理人: 江 平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及發(fā)光二極管技術(shù)領(lǐng)域，特別是其外延結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

自從AlGaInP紅色、黃色發(fā)光二極管在20實際90年代的早期出現(xiàn)，和稍后的GaN藍色、綠色和白色發(fā)光二極管的研發(fā)，這些發(fā)光二極管已在很多高效固態(tài)照明領(lǐng)域上有廣泛的用途，例如全色彩屏幕顯示器、汽車用燈、背光源、交通信號燈、景觀及日常照明等。

AlGaInP發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)已日趨成熟，但是由于許多原因，AlGaInP發(fā)光二極管的外量子效率偏低。其中一個重要原因就是許多有源區(qū)發(fā)射出來的光，在經(jīng)過外延層時，由于折射率差，發(fā)生全反射。使得許多有源區(qū)發(fā)出的光最終無法從外延層中射出。所以，如何提高AlGaInP發(fā)光二極管的外量子效率，將這部分發(fā)生全反射的光提取出來，以提高其亮度，成為目前研究的重點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提出一種亮度較高的新型發(fā)光二極管。

本發(fā)明在P-GaAs襯底上外延結(jié)構(gòu)由下至上依次為p-GaAs緩沖層、布拉格反射層、p-(AlxGa1-x)yIn1-yP下限制層、Undoped-(AlxGa1-x)yIn1-yP有源區(qū)、n-(AlxGa1-x)yIn1-yP上限制層、電流擴展層、表面粗化層和n-GaAs歐姆接觸層；所述p-(AlxGa1-x)yIn1-yP中，x為0.6～1，y為0.4～0.6；所述Undoped-(AlxGa1-x)yIn1-yP中，x為0～0.5，y為0.4～0.6；所述n-(AlxGa1-x)yIn1-yP中，x為0.6～1，y為0.4～0.6。

本發(fā)明在常規(guī)LED結(jié)構(gòu)上添加一層粗化層，粗化層可以增加LED器件的有效出光面積，并且可以使原先發(fā)生全反射而無法射出的光，在下次以不同角度射向界面，將這些光從外延層中重新提取出來，極大地提高了AlGaInP發(fā)光二極管的外量子效率，以提高亮度。

由于p型材料載流子遷移率較低，本發(fā)明采用N型材料作為電流擴展層，提高了電流擴展層的電流擴展能力。如果采用傳統(tǒng)的N型襯底，又要采用N型電流擴展層，連接襯底與P型外延層的隧穿結(jié)外延較為復雜，外延難度也較大，不易實現(xiàn)。本發(fā)明采用P-GaAs作為襯底，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的N-GaAs襯底，簡化了外延步驟，提高了生產(chǎn)效率。

本發(fā)明所述布拉格反射層可以為p-AlAs/p-AlxGa1-xAs(x為0～0.7)或p-AlInP/p-(AlxGa1-x)yIn1-yP(x為0.3～0.7，y為0.4～0.6)。

所述電流擴展層為n-(AlxGa1-x)yIn1-yP。其中，n-(AlxGa1-x)yIn1-yP材料的Al組分x＝0-1，y為0.45～0.55。

本發(fā)明所述電流擴展層的摻雜濃度為1×10¹⁸～1×10²⁰。

電流擴展層的外延厚度為5000～50000

本發(fā)明所述表面粗化層為n-(AlxGa1-x)yIn1-yP或n-GaP。

其中，所述n-(AlxGa1-x)yIn1-yP中，x＝0-1，y為0.45～0.55。

本發(fā)明所述表面粗化層的摻雜濃度為1×10¹⁸～1×10²⁰。

本發(fā)明所述表面粗化層的外延厚度為5000～50000

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明中均采用金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)技術(shù)進行外延生長。

具體生長步驟如下：

1、在300℃-500℃的溫度下，對P-GaAs襯底9進行表面處理，去除水氣。

2、生長p-GaAs緩沖層1。

3、生長布拉格反射層2，用來反射有源區(qū)射出的光，以免被GaAs徹底吸收。

布拉格反射層可以為p-AlAs/p-AlxGa1-xAs(x取值為0～0.7)或p-AlInP/p-(AlxGa1-x)yIn1-yP(x取值為0.3～0.7，y取值為0.4～0.6)。

4、生長p-(AlxGa1-x)yIn1-yP(其中x取值為0.6～1，y取值為0.4～0.6)下限制層3。目的在于限制載流子，增加復合幾率。

5、生長Undoped-(AlxGa1-x)yIn1-yP有源區(qū)4。

其中，x為0～0.5，y為0.4～0.6。

6、生長n-(AlxGa1-x)yIn1-yP(其中x取值為0.6～1，y取值為0.4～0.6)上限制層5。作用與下限制層3相同，在于限制載流子，增加復合幾率。