[發明專利]提高載流子復合效率的復合量子阱結構及其制備方法

在審

• 申請號: 201110330659.X
• 申請日: 2011-10-27
• 公開（公告）號: CN102368525A
• 公開（公告）日: 2012-03-07
• 發明（設計）人: 王明軍;魏世禎;胡加輝
• 申請（專利權）人: 華燦光電股份有限公司
• 主分類號: H01L33/06
• 分類號: H01L33/06;H01L33/00
• 代理公司: 江西省專利事務所 36100
• 代理人: 胡里程

技術領域

本發明涉及半導體，尤其是一種發光二極管中提高載流子復合效率的復合量子阱結構和制備方法。

背景技術

從人們發現半導體材料通電后可以發光現象到現今的高亮度的LED燈使用。LED照明技術高速發展，給人們生活帶來了巨大變遷。隨著亮度的增加、價格的降低，超高亮LED得到了高速發展。作為新型高效固體光源，LED的潛力巨大，是照明史上繼白熾燈、熒光燈之后的又一飛躍，引發了第三次照明革命，其經濟效益和社會意義巨大。對于白光LED的應用來說，不僅僅是一般照明用燈，應用包括已經擴展到移動電話用的背光、鍵盤背光、照相機的閃光燈、液晶電視（LCD-TV）背光、汽車用的頭燈，醫療用燈等等，所以隨著應用范圍的日益廣泛，生產出適合不同領域的白光技術，就變得相當重要也是大家所關心的發展趨勢。

III–V?氮化物寬禁帶半導體在LED方面的飛速發展和應用已經充分的得到了業界的認可，通過調整銦鎵氮（In_aGa_1-aN）中In的含量，可以實現從氮化鎵（GaN）的紫外到紅光全光譜發光，紅綠藍三基色發光二極管的實現為LED顯示屏的實現和發展提供了保證。In_aGa_1-aN發光二極管中，載流子的復合效率成為發光二極管的關鍵，雖然已經實現了LED照明和全色顯示，但是人們還在為不斷提高發光效率投入大量的精力。其中的多量子阱結構是實現高效發光的關鍵。

發明內容

本發明的目的在于提供一種提高載流子復合效率的復合量子阱結構，該結構能有效減少量子阱區的缺陷密度，提高電子和空穴在發光量子阱區的復合效率，同時低溫淺量子阱結構的阱的厚度比發光量子阱結構的阱的厚度小，能防止兩個多量子阱結構發光譜的重合，降低半高寬，提高發光亮度。本發明的另一目的是提供該結構的制備方法。

本發明的技術方案為：?1、一種提高載流子復合效率的復合量子阱結構，該發光二極管外延片的結構從下向上依次為：襯底層、氮化鎵低溫緩沖層、未摻雜的高溫氮化鎵層、Si摻雜的n型氮化鎵層、多量子阱結構（MQW）、p型鋁鎵氮電子阻擋層、p型氮化鎵層、p型氮化鎵接觸層、多量子阱結構MQW從下往上依次包括高溫多量子阱結構、低溫淺量子阱結構、低溫發光多量子阱結構。

高溫淺量子阱結構包括2至8個周期的銦鎵氮/氮化鎵（In_xGa_1-xN/GaN，0?＜x＜0.5）多量子阱，阱的厚度在2nm至3nm之間，壘的厚度在15至25nm之間，其中阱和壘的生長溫度相同，在820℃至920℃之間；生長壓力相同，在100Torr至500Torr之間。低溫淺量子阱結構MQW?包括2至15個周期的In_yGa_1-yN/GaN（0＜y＜0.5）多量子阱；阱的厚度在1nm至3nm之間，生長溫度在720℃至820℃之間；壘的厚度在10至25nm之間，生長溫度在820℃至920℃之間。2至15個周期的In_yGa_1-yN??0＜y＜0.5的厚度可以一樣的，也可以是逐漸變厚或者逐漸變薄或者是厚薄交替的。低溫發光多量子阱結構MQW?包括1至10個周期的In_yGa_1-yN/GaN??0＜y＜0.5?多量子阱組成；阱的厚度在2nm至5nm之間，生長溫度在720℃至820℃之間；壘的厚度在10至25nm之間，生長溫度在820℃至920℃之間；1至10個周期的In_yGa_1-yN??0＜y＜0.5的厚度可以一樣的，也可以是逐漸變厚或者逐漸變薄或者是厚薄交替的。高溫淺量子阱結構中的阱In_xGa_1-xN層的生長溫度較低溫淺量子阱結構的阱In_yGa_1-yN的生長溫度要高。

高溫淺量子阱結構中的阱In_xGa_1-xN層x范圍為0＜x＜0.5，低溫淺量子阱結構的阱In_yGa_1-yN中y范圍為0＜y＜0.5，并且有x＜y。低溫發光量子阱結構中每一個阱的厚度較低溫淺量子阱結構中任意一個阱的厚度要厚。