[實用新型]一種氮化鎵發光二極管結構

有效

• 申請號: 201220418921.6
• 申請日: 2012-08-23
• 公開（公告）號: CN202797053U
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 吳東海;李志翔;劉剛
• 申請（專利權）人: 南通同方半導體有限公司;同方股份有限公司
• 主分類號: H01L33/20
• 分類號: H01L33/20;H01L33/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

?本實用新型涉及光電技術領域，特別是氮化鎵發光二極管結構。

背景技術

近年來，以氮化鎵（GaN）材料為代表的III-V族氮化物半導體材料，在紫外/藍光/綠光LED、激光器、光電探測器，以及在高溫高頻大功率電子器件領域有著廣泛的應用。目前主要在藍寶石（Al2O3）、硅（Si）、碳化硅（SiC）等襯底上外延生長獲得GaN材料，但由于GaN材料與襯底之間存在很大的晶格常數失配和熱膨脹系數的差異，外延生長的GaN層中存在較多的位錯和晶格缺陷，從而難以獲得高質量的GaN材料，使得發光二極管的內量子效率降低。

另外，由于形成發光二極管的半導體材料與空氣的折射率差值較大，導致光的出射角度小且界面反射率高，這樣，有源區發出的光只有一部分被提取出來，其余的光則會被反射回半導體材料內部，經過多次反射后被吸收，從而造成光提取效率不高的問題，致使發光二極管的外量子效率較低。

現有技術中，為了提高器件的發光效率，人們通常采用圖形襯底、復合襯底、低溫氮化鎵（GaN）或氮化鋁（AlN）緩沖層等技術減少外延層中的穿透位錯密度，從而降低氮化物外延層材料中的缺陷密度，提高內部量子效率。但這種方法存在制造成本高、生產效率低等問題。目前，還有另一種方法則是通過對發光二極管表面進行粗化加工以及蒸鍍全反膜等方法以增加發光效率的效果。氮化物材料具有很強的耐酸堿特性，濕法腐蝕方法難以進行加工，干式蝕刻方法可以克服實施蝕刻的問題，但卻容易造成外延層的損傷，導致半導體層的電阻值升高。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題，本實用新型的目的是提供一種氮化鎵發光二極管結構。它能有效降低氮化物外延層中的位錯密度，提高氮化物發光二極管器件的發光效率，具有成本低廉的特點。

為了達到上述發明目的，本實用新型的技術方案以如下方式實現：

技術方案一

一種氮化鎵發光二極管結構，它包括襯底和依次置于襯底之上的緩沖層、非故意摻雜氮化鎵層、N型摻雜氮化鎵層、有源發光層和P型摻雜氮化鎵層。N型電極置于N型摻雜氮化鎵層上表面，P型電極置于P型摻雜氮化鎵層上表面。其結構特點是，所述非故意摻雜氮化鎵層的上表面形成一圖形化結構的結構層。

在上述發光二極管結構中，所述緩沖層的材料采用氮化鎵、氮化鋁、氮化銦鎵或者氮化鋁銦鎵中的一種，緩沖層的厚度為10-100nm。

在上述發光二極管結構中，所述非故意摻雜氮化鎵層的厚度為1-10微米，N型摻雜氮化鎵層的厚度為1-5微米，P型摻雜氮化鎵層的厚度為0.1-1微米。

在上述發光二極管結構中，結構層的圖形可以為條狀、矩形、圓形或者三角形中的任一圖案。

技術方案二

一種氮化鎵發光二極管結構，它包括襯底和依次置于襯底之上的緩沖層、第一非故意摻雜氮化鎵層、N型摻雜氮化鎵層、有源發光層和P型摻雜氮化鎵層。N型電極置于N型摻雜氮化鎵層上表面，P型電極置于P型摻雜氮化鎵層上表面。其結構特點是，所述第一非故意摻雜氮化鎵層的上方還依次置有圖形化結構的絕緣層和第二非故意摻雜氮化鎵層。

在上述發光二極管結構中，所述緩沖層的材料采用氮化鎵、氮化鋁、氮化銦鎵或者氮化鋁銦鎵中的一種，緩沖層的厚度為10-100nm。

在上述發光二極管結構中，所述第一非故意摻雜氮化鎵層的厚度為1-5微米，第二非故意摻雜氮化鎵層的厚度為1-5微米，N型摻雜氮化鎵層的厚度為1-5微米，P型摻雜氮化鎵層的厚度為0.1-1微米。

在上述發光二極管結構中，所述絕緣層的材料采用二氧化硅、氮化硅或者二氧化鈦中的一種，絕緣層的厚度為10-1000納米，絕緣層的圖形可以為條狀、矩形、圓形或者三角形中的任一圖案。

本實用新型由于采用了上述結構，在發光二極管材料外延生長過程中形成了一具有圖形化結構的結構層或者絕緣層。該層結構可以有效降低發光二極管材料外延生長過程中位錯缺陷密度，提高外延層材料質量，從而提高發光二極管的內量子效率。同時，該層結構可使得向發光二極管內部發射的光線發生反射，進一步朝發光二極管外部方向行進，減小界面處全反射效果，也減少光線被內部有源層、襯底吸收的幾率，由此提高發光二極管器件的發光效率。

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型做進一步闡述。

附圖說明

???圖1為本實用新型實施例一的結構示意圖；

圖2為本實用新型實施例二的結構示意圖。

具體實施方式

實施例一