[發明專利]一種GaN基LED外延結構及其生長方法

無效

• 申請號: 201310268414.8
• 申請日: 2013-06-28
• 公開（公告）號: CN103337572A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 羅紹軍;李鴻建;艾常濤;靳彩霞;董志江
• 申請（專利權）人: 武漢迪源光電科技有限公司
• 主分類號: H01L33/12
• 分類號: H01L33/12;H01L33/06;H01L33/14;H01L33/00;H01L33/32
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立

技術領域

本發明涉及光電領域，尤其涉及一種GaN基LED外延結構及其生長方法。

背景技術

目前商業化的GaN（氮化鎵）基LED（Light?Emitting?Diode,發光二極管），一般采用InGaN（銦鎵氮）或GaN多量子阱作為有源區，高質量的InGaN或GaN多量子阱是實現高發光效率的關鍵。InN（氮化銦）與GaN之間存在很大的晶格失配，因此在InGaN或GaN多量子阱中，InGaN阱層存在著很大的壓應力，并且壓應力會隨著In（銦）組分的增加而增加。由應力所引發的量子限制斯塔克效應，對多量子阱的發光特性有著重要的影響。它會導致注入到有源區中的電子與空穴在空間上的分離，從而降低輻射復合效率，目前對于GaN基LED，量子限制斯塔克效應是制約器件性能提高的重要因素。因此，減小InGaN/GaN多量子阱（即由材料InGaN和GaN組成的多量子阱）的應力是提高GaN基LED發光效率的關鍵。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種GaN基LED外延結構及其生長方法，減小有源區材料的應力，提高GaN基LED的發光效率，提高晶體材料質量。

為解決上述技術問題，本發明提出了一種GaN基LED外延結構，所述GaN基LED外延結構由下向上依次包括藍寶石襯底層、GaN成核層、非故意摻雜u-GaN層、N型摻雜GaN層、第一電子儲存區、GaN隔層、第二電子儲存區、有源區多量子阱層、電子阻擋層、P型GaN層、接觸層。

進一步地，上述GaN基LED外延結構還可具有以下特點，所述第一電子儲存區為多量子阱層，所述第二電子儲存區為超晶格層，所述第一電子儲存區的壘層比所述第二電子儲存區的壘層厚，所述第一電子儲存區的阱層比所述第二電子儲存區的阱層厚。

進一步地，上述GaN基LED外延結構還可具有以下特點，所述第一電子儲存區為In_xGa_1-xN阱層和GaN壘層交替排列的多量子阱層，所述第二電子儲存區為In_yGa_1-yN阱層和GaN壘層交替排列的超晶格層，其中，0<x<y<1。

進一步地，上述GaN基LED外延結構還可具有以下特點，所述GaN隔層的材料為nGaN或uGaN。

進一步地，上述GaN基LED外延結構還可具有以下特點，所述GaN隔層的厚度大于或等于10納米。

進一步地，上述GaN基LED外延結構還可具有以下特點，所述第一電子儲存區、第二電子儲存區、有源區多量子阱層的壘層以純氫氣或氫氣和氮氣的混合氣做載氣生長而得。

為解決上述技術問題，本發明還提出了一種GaN基LED外延結構的生長方法，用于生長上述的GaN基LED外延結構，在藍寶石襯底上依次生長GaN成核層、非故意摻雜u-GaN層、N型摻雜GaN層、第一電子儲存區、GaN隔層、第二電子儲存區、有源區多量子阱層、電子阻擋層、P型GaN層、接觸層。

進一步地，上述GaN基LED外延結構的生長方法還可具有以下特點，所述第一電子儲存區為多量子阱層，所述第二電子儲存區為超晶格層，所述第一電子儲存區的壘層比所述第二電子儲存區的壘層厚，所述第一電子儲存區的阱層比所述第二電子儲存區的阱層厚。

進一步地，上述GaN基LED外延結構的生長方法還可具有以下特點，生長所述第一電子儲存區、第二電子儲存區、有源區多量子阱層的壘層時以純氫氣或氫氣和氮氣的混合氣做載氣。

進一步地，上述GaN基LED外延結構的生長方法還可具有以下特點，所述第一電子儲存區為In_xGa_1-xN阱層和GaN壘層交替排列的多量子阱層，所述第二電子儲存區為In_yGa_1-yN阱層和GaN壘層交替排列的超晶格層，其中，0<x<y<1。

本發明的GaN基LED外延結構及其生長方法，能夠減小有源區材料的應力，提高GaN基LED的發光效率，提高晶體材料質量。

附圖說明

圖1為本發明實施例中GaN基LED外延結構的示意圖；

附圖中，各標號所代表的部件列表如下：

1、藍寶石襯底層，2、GaN成核層，3、非故意摻雜u-GaN層，4、N型摻雜GaN層，5、第一電子儲存區，6、第二電子儲存區，7、GaN隔層，8、有源區MQW（Multi-Quantum?Wells，多量子阱）層，9、電子阻擋層，10、P型GaN層，11、接觸層。