[發明專利]包含漸變厚度勢磊的 LED 結構外延生長方法及其結構

有效

• 申請號: 201310441658.1
• 申請日: 2013-09-25
• 公開（公告）號: CN103474537A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 趙云;林傳強
• 申請（專利權）人: 湘能華磊光電股份有限公司
• 主分類號: H01L33/06
• 分類號: H01L33/06;H01L33/00
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;鄭雋

技術領域

本發明涉及LED外延設計領域，特別地，涉及一種包含漸變厚度勢磊的LED結構外延生長方法及其結構。

背景技術

目前國內MOCVD生長LED外延層其中涉及到發光層的生長，大抵都是勢阱InGaN、勢磊GaN為一個周期重復生長，一般周期數控制在11-15個左右。

發光層的厚度一般控制在150nm-250nm，相對于N、P型GaN而言發光層的阻值相對比較高；發光層中不摻雜Si或者低濃度摻雜Si的勢磊GaN更是加大了發光層的阻值。

阻值較高的好處：發光層接近N層的結構勢磊GaN阻值高能阻擋多數的電子,電子濃度數值在1E+20-2E+20個/cm³（N型GaN中電子的遷移率高達200-250v/cm²，Si摻雜劑電離90%以上，電子的濃度高速度快，電子容易穿透發光層泄露至P層產生非復合輻射消耗空穴），讓電子在發光層中減速，讓電子均勻分散在發光層中，減弱電子的外溢泄露，提高勢阱InGaN層的電子濃度。

壞處是：因為空穴的行為和電子的行為是相反的，P型摻雜劑Mg的電離率非常低，通常只有1%-2%，整個P層的空穴濃度相對電子而言濃度非常低，濃度數值在3E+18-5E+18個/cm³，P層阻值大約8-10歐姆（N層阻值大約3-4歐姆），空穴的有效質量比電子有效質量大很多，所以空穴的遷移率非常低，發光層的阻值比P層的阻值高，空穴很難穿透發光層，很多論文指出，靠近發光層第一個勢阱InGaN空穴濃度最高，第二、三、四個勢阱InGaN空穴濃度遞減，第五、六個勢阱InGaN基本不存在空穴。

發明內容

本發明目的在于提供一種包含漸變厚度勢磊的LED結構外延生長方法及其結構，以解決電子和空穴分布不均，影響LED光效的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種（權利要求確定后由代理人補充）。

。

本發明具有以下有益效果：本發明通過改變三甲基鎵的通入時長，從而改變了發光層MQW的若干個In_xGa_（1-x）N/GaN組合單元中的勢磊GaN厚度，使勢磊GaN厚度依次減少，勢磊GaN阻值減小，削弱了多電子和空穴傳播時的阻擋作用，P層傳播的空穴因為阻擋減弱能夠傳播更遠，一方面增加了原來陷空穴的濃度，另一方面增加了含有空穴的勢阱的個數，由于空穴的遷移率較低（10-15cm²/（V*s）），含有空穴的勢阱個數約為4-5個，通過勢磊GaN厚度依次減少，勢阱個數增加為6-7個；對電子而言每個勢阱都填充電子，這個是由電子遷移率高（100-150cm²/（V*s））決定的，勢磊GaN厚度依次減少只能單方面提高勢阱電子的濃度；通過勢磊GaN厚度依次減少改善電子和空穴的分布，提高LED光效，改善發光層的阻值，降低LED的驅動電壓。

除了上面所描述的目的、特征和優點之外，本發明還有其它的目的、特征和優點。下面將參照圖，對本發明作進一步詳細的說明。

附圖說明

構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1是現有的LED外延結構示意圖；

圖2是本發明優選實施例的發光層勢磊漸變的LED外延結構示意圖；

圖3是現有的發光層和電子阻擋層的能帶結構示意圖；

圖4是本發明優選實施例的勢磊漸變發光層的能帶結構示意圖；

圖5是本發明優選實施例一和對比實施例一的芯片亮度對比示意圖；

圖6是本發明優選實施例一和對比實施例一的芯片電壓對比示意圖；

其中，1、襯底，2、低溫緩沖GaN層，3、不摻雜GaN層，4、摻Si的GaN層，5、發光層In_xGa_（1-x）N/GaN，6、GaN層，7、P型AlGaN層，8、P型GaN層，9、In_xGa（_1-x）N層，10、第一個GaN層，11、第二個GaN層，12、第N個GaN層。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明，但是本發明可以根據權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。