[發明專利]一種提高LED亮度的多量子阱層生長方法

有效

• 申請號: 201310008579.1
• 申請日: 2013-01-10
• 公開（公告）號: CN103022285A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 李永
• 申請（專利權）人: 合肥彩虹藍光科技有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;C30B29/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

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技術領域

本發明屬于GaN系材料制備技術領域，更具體地說，涉及一種通過改善GaN基LED量子阱中淺量子阱生長結構及MO源（金屬有機源）種類含量進而提高亮度的方法。

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背景技術

GaN（氮化鎵）基材料是離子晶體，由于正負電荷不重合，形成自發極化；另外由于InGaN（氮化銦鎵）和GaN材料之間的晶格適配，又會引起壓電極化，進而形成壓電極化場。極化場的存在，一方面使得量子阱的等效禁帶寬度減小，發光波長紅移；另一方面電子和空穴波函數的交疊會減小，降低其輻射復合幾率。

影響量子阱發光效率的另外一個原因：N區注入的電子有很大的載流子遷移率和濃度，在大電流的驅動下會越過量子阱區和P區的空穴復合，引起非輻射復合，使得發光效率的降低，而空穴的有效質量較大，其遷移率和載流子濃度都較低，遠離P區的空穴分布很少，整個阱區空穴分布很不均勻，造成輻射復合幾率下降。

目前對于電子濃度的優化，主要使用了電子擴展層，電子阻擋層以及電荷非對稱共振隧穿結構等方法，在空穴的分布上使用了厚度較小的最后一層壘等方法。上述方法一定程度上提高了量子阱的輻射復合效率，但效果有限。

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發明內容

本發明針對上述現有技術中存在的問題，提供一種提高LED亮度的多量子阱層生長方法，可以有效的獲得高結晶質量、高發光效率的量子阱結構氮化鎵基材料，獲得高發光強度的氮化鎵系發光二極管。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種提高LED亮度的多量子阱層生長方法，該LED外延片結構從下向上的順序依次為：襯底層、低溫GaN緩沖層、未摻雜的高溫GaN緩沖層、Si摻雜的n型GaN層、發光層多量子阱、低溫p型GaN層、p型AlGaN電子阻擋層、高溫p型GaN層、p型GaN接觸層；發光層多量子阱從下往上依次包括低溫淺量子阱、低溫多量子阱發光層結構；所述低溫淺量子阱分三部分，該三個部分全部采用高壓大于200Torr進行生長，并且該三部分淺量子阱的阱層含銦量以逐漸減少的變化方式進行生長，壘層通入TMAl(三甲基鋁)含量也采用逐漸減少的變化方式進行生長；第一部分淺量子阱壘層的生長厚度在原有基礎上增加10%，同時通入TMAl(三甲基鋁)含量15%-20%(摩爾含量)，厚度的增加通過MO源的通入量來實現；第二部分淺量子阱的壘層厚度保持不變，同時通入TMAl(三甲基鋁)含量10%-15%(摩爾含量)；第三部分淺量子阱的壘層厚度在第二部分的基礎上減薄10%，同時通入TMAl(三甲基鋁)含量5%-10%(摩爾含量)，厚度的減薄通過減少MO源的通入時間和通入量來共同實現。

本發明所提供的LED發光二極管外延片結構，能夠有效減少量子阱區的缺陷密度，調整PN結位置，提高電子和空穴在發光量子阱區的復合效率。另外使發光二級管使N區的電子通過淺量子阱的阻擋儲蓄作用不至于移動到P區與P區空穴發生非輻射復合，P區的空穴能夠盡多的移動到多量子阱發光區域，進而使多量子阱區可以與P～N結很好的重合，讓電子和空穴主要在量子阱中通關帶邊輻射復合發光，可以提高發光二極管的發光效率；而且這種改進的發光二極管結構，對生長設備和工藝條件無特殊要求，不會使隨后的生長及工藝步驟復雜化。

本發明所提供的各層結構的生長方式能夠克服已有技術量子阱發光二極管中電子和空穴復合幾率和發光強度低的缺陷；能夠改善結晶質量，為發光量子阱層打好基礎，較好的減少InGaN和GaN間的V型缺陷；優化調整PN結的位置，增加內量子阱效應提高發光效率；同時對N區的電子起到很好的截留儲蓄作用，在一定的驅動電壓下電子能夠更多的順利遷移到多量子阱發光區；進而獲得更高發光強度的GaN基LED發光二極管。

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附圖說明

圖1是本發明所提供的LED外延結構示意圖；

圖2是圖1中淺量子阱的組成示意圖。

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具體實施方式

下面對本發明的實施例作詳細說明：本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。