[發(fā)明專利]一種發(fā)光二極管及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310321486.4
• 申請(qǐng)日: 2013-07-26
• 公開（公告）號(hào): CN103367594A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張雄;曾振華;崔一平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L33/40
• 分類號(hào): H01L33/40;H01L33/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳建和

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體照明領(lǐng)域，具體涉及一種發(fā)光二極管及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著LED技術(shù)的快速發(fā)展和LED芯片的發(fā)光效率與封裝技術(shù)的不斷提高，近年來短波長(zhǎng)紫外LED（UV-LED）巨大的應(yīng)用價(jià)值引起了人們的高度關(guān)注，成為了全球半導(dǎo)體光電子器件研究領(lǐng)域和投資的新熱點(diǎn)。UV-LED是新近發(fā)展起來的固體光源，其光譜波段集中在紫外范圍內(nèi)，相比傳統(tǒng)的紫外光源，擁有獨(dú)一無二的優(yōu)勢(shì)，包括功耗低、發(fā)光響應(yīng)快、可靠性高、輻射效率高、壽命長(zhǎng)、對(duì)環(huán)境無污染、結(jié)構(gòu)緊湊等諸多優(yōu)點(diǎn)，十分有希望取代現(xiàn)有的紫外高壓水銀燈成為下一代的紫外光光源。

與發(fā)展相對(duì)成熟的InGaN基藍(lán)光發(fā)光二極管相比，AlGaN基紫外發(fā)光二極管

（UV-LED）的發(fā)光效率仍然很低，而且UV-LED的工作波長(zhǎng)越短，其發(fā)光效率就越低。當(dāng)發(fā)光波長(zhǎng)小于300nm時(shí)其外量子效率小于2%（A.Khan,K.Balakrishnan,and?T.Katona,Nature?Photonics2,77(2008).）。為增加電流擴(kuò)散效果，提高外量子效率，高質(zhì)量的p型AlGaN歐姆接觸層就顯得尤為關(guān)鍵。由于p型AlGaN層的歐姆接觸難以制備，一般會(huì)在p型AlGaN層上再生長(zhǎng)一層p型GaN薄膜作為歐姆接觸層的頂表面（T.Nishida?and?N.Kobayashi,Phys.Status?Solidi?A176,45(1999)，V.Adivarahan,W.H.Sun,A.Chitnis,M.Shatalov,S.Wu,H.P.Maruska,and?M.Asif?Khan,Appl.Phys.Lett.85,2175(2004)，A.Fujioka,T.Misaki,T.Murayama,Y.Narukawa,and?T.Mukai,and?A.Khan:Appl.Phys.Express3,041001(2010)）。

之前，δ摻雜技術(shù)(δ-doping)被用在砷化鎵基器件來改善n-GaAs的電導(dǎo)性能。研究結(jié)果表明，δ摻雜樣品比均勻摻雜樣品顯示出許多優(yōu)點(diǎn)：載流子濃度高、自補(bǔ)償作用小、電阻率低（E.F.Shcubert,J.E.omni,Dgham,W.T.Tsang,and13.L.Timp,1987Appl.Phys.Lett.511170，K.L.Tan,D.C.Streit,R.M.Dia,S.K.Wang,P.M.D.H.C.Yen,1991IEEE?Electron.Device12213，J．L．DeMiguel,S.M.Shibli,M.C.Tamargo,and?B.J.Skromme,1988Appl.Phys.Lett.532065．）。而近來當(dāng)GaN基材料研究開始興盛時(shí)，有科研人員把δ摻雜技術(shù)應(yīng)用于Si摻雜的n型GaN材料的生長(zhǎng)上，結(jié)果增強(qiáng)了半導(dǎo)體的電學(xué)性能并且降低了刃型位錯(cuò)缺陷密度。Jiang等人（M.L.Nakarmi,K.H.Kim,J.Li,J.Y.Lin,and?H.X.Jiang,2003Appl.Phys.Lett.,Vol.82,No.18.）曾把Mg的δ摻雜技術(shù)應(yīng)用到p型GaN和p型Al_0.07Ga_0.93N材料的生長(zhǎng)中，他們發(fā)現(xiàn)Mg的δ摻雜不僅能增強(qiáng)電學(xué)性能，而且也能有效地降低位錯(cuò)密度。

但目前由于Mg的δ摻雜的p型GaN通常以非摻雜的GaN層作為最終覆蓋層，而非摻雜的GaN導(dǎo)電性能不佳，所以導(dǎo)致p型GaN歐姆接觸層的質(zhì)量較差。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管及其制備方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中因非摻雜的GaN導(dǎo)電性能不佳，導(dǎo)致p型GaN歐姆接觸層的質(zhì)量較差的問題，同時(shí)解決了發(fā)光效率低的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種發(fā)光二極管，包括從下至上依次設(shè)置的襯底、低溫AlN成核層、緩沖層、n型AlGaN層、多量子阱有源發(fā)光層、p型AlGaN電子阻擋層、p型AlGaN層和復(fù)合型p型GaN歐姆接觸層，所述復(fù)合型p型GaN歐姆接觸層頂面上設(shè)置有p型電極，所述n型AlGaN層刻蝕出階梯狀臺(tái)面，所述階梯臺(tái)面的延伸與多量子阱有源發(fā)光層的底面連接，所述階梯臺(tái)面上設(shè)置有n型電極；所述復(fù)合型p型GaN歐姆接觸層包括Mg的δ摻雜的P型GaN層以及生長(zhǎng)在Mg的δ摻雜的P型GaN層頂面上的Mg的均勻摻雜的P型GaN層，所述Mg的δ摻雜的P型GaN層由若干個(gè)δ摻雜周期結(jié)構(gòu)疊加構(gòu)成，所述δ摻雜周期結(jié)構(gòu)包括一層GaN層和在GaN上生長(zhǎng)的一層Mg的δ摻雜層。