[發(fā)明專利]一種發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)及其制造方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110277489.3
• 申請(qǐng)日: 2011-09-19
• 公開（公告）號(hào): CN102299223A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林志偉;蔡建九;陳凱軒;林志園
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廈門乾照光電股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L33/06
• 分類號(hào): H01L33/06
• 代理公司: 廈門市誠(chéng)得知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 35209
• 代理人: 方惠春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種鋁鎵銦磷系發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)及其制造方法。

背景技術(shù)

發(fā)光二極管（LED）由于其低功耗、尺寸小和可靠性高逐漸在替代傳統(tǒng)的光源，近年來(lái)隨著發(fā)光二極管技術(shù)的進(jìn)步、利用領(lǐng)域的擴(kuò)展，對(duì)發(fā)光二極管的亮度和發(fā)光效率提出更高的要求。

目前高亮的紅黃光發(fā)光二極管的主要都是采用多重量子阱（multiple?quantum?well，MQW）結(jié)構(gòu)作為有源層，通常發(fā)光二極管是通過(guò)電子和空穴在量子阱里復(fù)合發(fā)光釋放出能量，因此要提高發(fā)光二極管的發(fā)光效率主要是提高量子阱里電子和空穴的復(fù)合率；但是由于空穴的載流子遷移率比電子的載流子遷移率小，傳統(tǒng)發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)，其量子壘的勢(shì)壘高度是相同的，量子壘對(duì)空穴的限制作用比電子強(qiáng)得多，因此量子阱里電子和空穴的復(fù)合率難于提高就限制發(fā)光二極管的亮度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)及其制造方法，增強(qiáng)量子壘對(duì)電子的限制作用，提高量子阱里電子和空穴的復(fù)合率，從而提高發(fā)光二極管的亮度。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)，在GaAs襯底層的上面自下而上依次為布拉格反射層、第一型限制層、有源層、第二型限制層、電流擴(kuò)展層，所述的有源層是由n組量子阱和量子壘交替組成，其中100≥n≥2，且同一個(gè)量子壘中的勢(shì)壘高度為漸變式分布或不同量子壘之間的勢(shì)壘高度為漸變式分布。

優(yōu)選同一個(gè)量子壘中勢(shì)壘的高度為漸變式分布時(shí)，不同個(gè)量子壘的勢(shì)壘高度分布方式相同。

同一個(gè)量子壘中勢(shì)壘高度的漸變方式為由高勢(shì)壘漸變到低勢(shì)壘；或由高勢(shì)壘漸變到低勢(shì)壘，然后再有個(gè)勢(shì)壘高度一樣的平區(qū)；或由低勢(shì)壘漸變到高勢(shì)壘；或由低勢(shì)壘漸變到高勢(shì)壘，然后再有個(gè)勢(shì)壘高度一樣的平區(qū)；或由低勢(shì)壘漸變到高勢(shì)壘再漸變到低勢(shì)壘；或由低勢(shì)壘漸變到高勢(shì)壘，然后有個(gè)勢(shì)壘高度一樣的平區(qū)，最后漸變到低勢(shì)壘；或由高勢(shì)壘漸變到低勢(shì)壘再漸變到高勢(shì)壘；或由高勢(shì)壘漸變到低勢(shì)壘，然后有個(gè)勢(shì)壘高度一樣的平區(qū)，最后漸變到高勢(shì)壘。

優(yōu)選不同量子壘之間的勢(shì)壘高度為漸變式分布時(shí)，同一個(gè)量子壘的勢(shì)壘高度不變。

不同層量子壘的勢(shì)壘高度自下而上的漸變方式為由高勢(shì)壘漸變到低勢(shì)壘；或由高勢(shì)壘漸變到低勢(shì)壘，然后有個(gè)勢(shì)壘高度一樣的平區(qū)；或由低勢(shì)壘漸變到高勢(shì)壘；或由低勢(shì)壘漸變到高勢(shì)壘，然后有個(gè)勢(shì)壘高度一樣的平區(qū)；或由低勢(shì)壘漸變到高勢(shì)壘再漸變到低勢(shì)壘；或由高勢(shì)壘漸變到低勢(shì)壘再漸變到高勢(shì)壘；或由低勢(shì)壘漸變到高勢(shì)壘，然后有一段勢(shì)壘高度一樣的平區(qū)，再漸變到低勢(shì)壘；或由高勢(shì)壘漸變到低勢(shì)壘，然后有一段勢(shì)壘高度一樣的平區(qū)，再漸變到高勢(shì)壘。

上述的量子壘由（Al_xGa_1-x）_yIn_1-yP三五族化合物構(gòu)成，其中1≥x≥0.5，可通過(guò)Al組分的改變來(lái)改變量子壘的勢(shì)壘高度。

制造上述發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)的方法，包括以下步驟：

1）選擇GaAs作為襯底層；

2）在GaAs襯底層基礎(chǔ)上生長(zhǎng)布拉格反射層；

3）在布拉格反射層上外延出第一型限制層；

4）在第一型限制層上生長(zhǎng)有源層；

5）在有源層上外延出第二型限制層；

6）在第二型限制層上生長(zhǎng)電流擴(kuò)展層；

其中有源層用n組量子阱和量子壘交替生長(zhǎng)而成，其中100≥n≥2，量子壘用（Al_xGa_1-x）_yIn_1-yP三五族化合物構(gòu)成，其中1≥x≥0.5，通過(guò)（Al_xGa_1-x）_yIn_1-yP三五族化合物中Al組分的漸變使同一個(gè)量子壘中的勢(shì)壘高度或不同量子壘之間的勢(shì)壘高度為漸變式分布。

本發(fā)明在有源層中使同一個(gè)量子壘中的勢(shì)壘高度或不同量子壘之間的勢(shì)壘高度為漸變式分布，大大增強(qiáng)量子壘對(duì)電子的限制作用，降低電子的載流子遷移率，就能提高量子阱里電子和空穴的復(fù)合率，從而提高發(fā)光二極管的亮度。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明原理結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明的一種勢(shì)壘圖；

圖3是本發(fā)明的另一種勢(shì)壘圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。