[發明專利]一種提高大功率GaN基LED發光效率的外延結構及生長方法

有效

• 申請號: 201310180368.6
• 申請日: 2013-05-16
• 公開（公告）號: CN103247729A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 郭麗彬;蔣利民;劉仁鎖;楊奎;吳禮清
• 申請（專利權）人: 合肥彩虹藍光科技有限公司
• 主分類號: H01L33/06
• 分類號: H01L33/06;H01L33/12;H01L33/14;H01L33/30;H01L33/00
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技術領域

本發明屬于InGaN?/GaN?基發光二極管(LED)材料制備技術領域，特別涉及一種大功率氮化鎵基發光二極管外延結構以及生長方法，能夠有效提高氮化鎵基發光二極管發光效率。

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背景技術

大功率GaN基InGaN/GaN多量子阱發光二極管，已經廣泛應用于景觀照明、汽車頭燈、交通信號燈和通用照明。而對于大功率發光二極管,?在大電流注入下的效率驟降問題已成為制約GaN基大功率LED應用的首要問題。大電流注入下有源區內載流子密度過高而導致的載流子在輻射復合之前泄漏出有源區被認為是引起大注入下效率驟降問題的重要原因。

在InGaN?/GaN?基發光二極管(LED)材料結構中，P-AlGaN?層通常位于量子阱與?P型?GaN?之間，其作用是作為電子阻擋層將電子限定在量子阱區域，以克服在大電流密度注入條件下，電子溢出量子阱導致發光效率下降等問題。為了解決這一問題,?人們提出很多新結構，電子阻擋層結構被廣泛應用于激光二極管以限制電子溢出問題。

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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，提供一種提高大功率GaN基LED發光效率的外延結構，在外延結構L-PGaN與H-PGaN之間引入一種優化的PAlGaN/PInGaN結構層，代替通常的電子阻擋層,?以進一步提高阻擋電子泄漏的效果。該結構可以使得大電流密度注入下?InGaN?/GaN?基LED的器件性能有很大提升。

同時，本發明還提供了上述外延結構的電子阻擋層的生長方法。

為達到上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

????一種提高大功率GaN基LED發光效率的外延結構，該外延結構從下向上的順

序依次為：襯底、低溫GaN緩沖層、GaN非摻雜層、N型GaN層、多量子阱層、發光量子阱層、低溫P型GaN層、PAlGaN/PInGaN電子阻擋層、高溫P型GaN層和P型接觸層。

????提高上述大功率GaN基LED發光效率的外延結構的生長方法，所述PAlGaN/PInGaN電子阻擋層的生長分為9步：

???（1）在生長PAlGaN/PInGaN電子阻擋層前，先生長一層GaN材料8a；

???（2）GaN層8a生長結束后，生長PAl_xGa_1-xN層8b，其中0.1<x≤0.3；

???（3）PAl_xGa_1-xN層8b生長結束后，生長一層PIn_aGa_1-aN層8c，其中0.1<X≤0.3，0.1<a≤0.5；

???（4）PIn_aGa_1-aN層8c生長結束后，生長一層PAl_yGa_1-yN層8d，其中0.1<a≤0.5，0.3<y≤0.8；

???（5）PAl_yGa_1-yN層8d生長結束后，生長一層PIn_bGa_1-bN層8e，該層中In的摩爾百分數高于PIn_aGa_1-aN層8c中In的組分，其中0.3<y≤0.8，0.2<b≤0.9，0.1<a≤0.5；

???（6）PIn_bGa_1-bN層8e生長結束后，生長一層PAl_yGa_1-yN層8f，其中0.2<b≤0.9，0.3<y≤0.8；

???（7）PAl_yGa_1-yN層8f生長結束后，生長一層PIn_aGa_1-aN層8h，其中0.3<y≤0.8，0.1<a≤0.5；

???（8）PIn_aGa_1-aN層7h生長結束后，生長一層PAl_xGa_1-xN層7i，其中0.1<a≤0.5，0.1<x≤0.3；

(9)?PAl_xGa_1-xN層8i生長結束后，生長一層GaN材料層8j，其中0.1<x≤0.3。