[發(fā)明專利]一種發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210058190.3
• 申請日: 2012-03-07
• 公開（公告）號: CN103078019A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李鴻建;艾常濤;靳彩霞;董志江
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢迪源光電科技有限公司
• 主分類號: H01L33/04
• 分類號: H01L33/04;H01L33/22
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

發(fā)光二極管的常規(guī)外延結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括依次設(shè)有的襯底層1、過渡層2、u型氮化鎵層3、n型氮化鎵層4、多量子阱層5（包括量子壘51和量子阱52）和p型氮化鎵層6，此種結(jié)構(gòu)在生長過程中由于襯底層1和外延層的晶格失配和熱失配導(dǎo)致二極管內(nèi)部存在大量的非輻射缺陷，位錯密度達(dá)10⁹cm^-2?～?10¹¹cm^-2，而由此產(chǎn)生的自發(fā)極化和壓電效應(yīng)導(dǎo)致強(qiáng)大的內(nèi)建電場，降低了發(fā)光效率，且隨著注入電流的增加以及器件使用溫度的升高，波長也會發(fā)生漂移，發(fā)光效率將下降。

由此可知，外延結(jié)構(gòu)的生長是發(fā)光二極管芯片的關(guān)鍵技術(shù)，而量子阱層又是外延層的最重要部分，其決定整個外延層的發(fā)光波長與發(fā)光效率，因此，降低量子阱層的缺陷密度是提高發(fā)光二極管亮度的主要措施之一；同時，因量子點能有效將電子和空穴復(fù)合，并發(fā)出相應(yīng)波長的光，因此，在量子阱層形成量子點，也有助于提升發(fā)光二極管芯片的發(fā)光效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)，以提高發(fā)光二極管的發(fā)光效率及亮度。

本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題，公開了一種發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)，包括依次設(shè)有的襯底層、過渡層、u型氮化鎵層、n型氮化鎵層、多量子阱層和p型氮化鎵層，所述多量子阱層由量子壘與量子阱交替排列。

進(jìn)一步，在所述多量子阱層中嵌入分隔層，所述多量子阱層中部分或全部的量子壘和量子阱與分隔層接觸。

進(jìn)一步，所述n型氮化鎵層延伸至多量子阱層中，所述多量子阱層中部分或全部的量子壘和量子阱與延伸至其中的n型氮化鎵層接觸。

進(jìn)一步，所述多量子阱層包括i層交替接觸的量子阱與量子壘，其中1≤i≤100。

進(jìn)一步，所述量子阱的組成為Al_yIn_xGa_1-x-yN（0＜x≤1，0≤y＜1,?0≤x+y＜1）,所述量子壘的組成為Al_aIn_bGa_1-a-bN（0≤a＜1，0≤b＜1,?0≤a+b＜1）。

進(jìn)一步，所述過渡層的組成為Al_y1In_x1Ga_1-x1-y1N（0≤x1≤1，0≤y1≤1，0≤x1+y1＜1）；所述分隔層的組成為Al_aIn_bGa_1-a-bN（0≤a＜1，0≤b＜1,?0≤a+b＜1）；所述u型氮化鎵層為未摻雜Al_y2In_x2Ga_1-x2-y2N（0≤x2＜1，0≤y2＜1，0≤x2+y2＜1）的半導(dǎo)體層；所述n型氮化鎵層為n型摻雜Al_y3In_x3Ga_1-x3-y3N（0≤x3＜1，0≤y3＜1，0≤x3+y3＜1）的半導(dǎo)體層，摻雜元素為Si，摻雜濃度為1×10¹⁷/cm³～5×10²²/cm³；所述p型氮化鎵層為p型摻雜Al_y4In_x4Ga_1-x4-y4N（0≤x4≤1，0≤y4≤1，0≤x4+y4＜1）的半導(dǎo)體層，摻雜元素為Be、Mg，摻雜濃度為5×10¹⁷/cm³～9×10²³/cm³。

采用上述技術(shù)方案的有益效果是：本發(fā)明提出的發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)，能夠有效地降低量子阱由于晶格失配和熱失配所導(dǎo)致的應(yīng)力，提高外延層的晶體質(zhì)量，可形成量子點，以提高發(fā)光二極管的發(fā)光效率及亮度。

附圖說明

圖1為發(fā)光二極管的常規(guī)外延結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明所述實施例1結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明所述實施例2結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明所述實施例3結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5a為本發(fā)明所述實施例1和實施例2嵌入多量子阱層中的分隔層或為本發(fā)明所述實施例3中延伸至多量子阱層的n型氮化鎵層被刻蝕為三角形的結(jié)構(gòu)示意圖；