[發(fā)明專利]GaN基LED外延片、芯片及器件

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010244358.0
• 申請(qǐng)日: 2010-08-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101931037A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李抒智;周穎圓;楊衛(wèi)橋;馬可軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海半導(dǎo)體照明工程技術(shù)研究中心
• 主分類號(hào): H01L33/04
• 分類號(hào): H01L33/04;H01L33/32
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 逯長(zhǎng)明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及LED制備技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及GaN基LED外延片、芯片及器件。

背景技術(shù)

目前多量子阱GaN基LED通常是通過(guò)在藍(lán)寶石襯底的C面上外延生長(zhǎng)C面(<0001>方向)GaN基材料而制備出的。由于III-VI族氮化物材料的空間結(jié)構(gòu)不具有空間中心反演對(duì)稱，并且V族元素的原子和N原子的電負(fù)性相差很大，因此上述GaN基材料沿<0001>方向具有很強(qiáng)的極性，并產(chǎn)生極化效應(yīng)。這一極化效應(yīng)將產(chǎn)生強(qiáng)度較高的內(nèi)建極化電場(chǎng)(壓電電場(chǎng))，而上述內(nèi)建極化電場(chǎng)可引起正負(fù)載流子(即電子和空穴)在空間上分離，導(dǎo)致電子和空穴的波函數(shù)分別往量子阱的兩側(cè)偏移，進(jìn)而造成電子和空穴波函數(shù)交疊變少。又由于電子和空穴波函數(shù)交疊積分的平方與內(nèi)量子效率成正比，因此又進(jìn)而造成了GaN基LED內(nèi)量子效率下降、發(fā)光效率降低。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例目的在于提供內(nèi)量子效率較高的GaN基LED外延片、芯片及器件。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供了如下方案：

一種GaN基LED外延片，包括P型區(qū)、N型區(qū)以及設(shè)置于P型區(qū)和N型區(qū)之間的有源層，該外延片基于非極性襯底；所述有源層包括多個(gè)量子阱組，所述量子阱組中包括量子阱，所述量子阱包括勢(shì)壘層和勢(shì)阱層，所述任一量子阱組的勢(shì)阱層中銦組分含量與其他量子阱組的勢(shì)阱層中銦組分含量不相同。

一種使用上述外延片制備出的GaN基LED芯片。

一種使用上述外延片制備出的GaN基LED器件。

從上述的技術(shù)方案可以看出，在本發(fā)明實(shí)施例中，基于非極性襯底可以制備出非極性GaN基材料。由于非極性GaN基材料的極化效應(yīng)不強(qiáng)，也就不會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)度較高的內(nèi)建極化電場(chǎng)，從而降低了電子和空穴波函數(shù)向量子阱的兩側(cè)偏移、電子和空穴波函數(shù)交疊變少的概率，進(jìn)而提高了內(nèi)量子效率及發(fā)光效率。另外，上述任一量子阱組的勢(shì)阱層中銦組分含量與其他量子阱組的勢(shì)阱層中銦組分含量不相同，這會(huì)導(dǎo)致發(fā)光波長(zhǎng)產(chǎn)生一定的差別，減少不同量子阱組發(fā)出的光的相互影響，進(jìn)而有效提高LED的功率。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為多量子阱LED結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2a為本發(fā)明實(shí)施例提供的GaN基LED外延片結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2b為本發(fā)明實(shí)施例提供的GaN基LED外延片另一結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的功率曲線對(duì)比示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例剝離非極性襯底后制備出的LED芯片。

具體實(shí)施方式

為了引用和清楚起見(jiàn)，下文中使用的技術(shù)名詞、簡(jiǎn)寫(xiě)或縮寫(xiě)總結(jié)如下：

埃：10的負(fù)10次方米；

mil：長(zhǎng)度單位，1mil＝千分之一英寸；

LED：Light?Emitting?Diod，發(fā)光二極管；

In：銦；

Ga：鎵；

N：氮；

MOCVD：Metal-organic?Chemical?Vapor?Deposition，金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相淀積。

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

為方便理解本方案，現(xiàn)對(duì)多量子阱LED的發(fā)光原理進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹：如圖1所示，LED結(jié)構(gòu)包括N型區(qū)1、有源層2和P型區(qū)3，當(dāng)外加正電壓時(shí)，P型區(qū)3中的多數(shù)載流子空穴和N型區(qū)1中的多數(shù)載流子電子向有源層2移動(dòng)，在有源層2中的量子阱中復(fù)合，產(chǎn)生截流子，復(fù)合截流子會(huì)產(chǎn)生光子，形成發(fā)光。

然而，并不是每一對(duì)電子-空穴對(duì)復(fù)合的截流子都會(huì)產(chǎn)生光子，于是就有一個(gè)復(fù)合截流子轉(zhuǎn)換成光子的轉(zhuǎn)換效率問(wèn)題?？梢杂脙?nèi)量子效率(η_int)來(lái)表示上述轉(zhuǎn)換效率，其計(jì)算公式為：η_int＝復(fù)合載流子產(chǎn)生的光子數(shù)/復(fù)合載流子總數(shù))×100％。

因此，為了提高出光效率，就要盡可能地提高內(nèi)量子效率，而提高電子空穴的復(fù)合幾率可在一定程度上提高上述內(nèi)量子效率。