[發明專利]一種氮化鎵系發光器件

有效

• 申請號: 201310651954.4
• 申請日: 2013-12-04
• 公開（公告）號: CN103633218B
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 姬小利;路紅喜;郭金霞;魏同波;伊曉燕;王軍喜;楊富華;曾一平;王國宏;李晉閩
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01L33/32
• 分類號: H01L33/32;H01L33/06;H01L33/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 宋焰琴

1.一種氮化鎵系發光器件，包括：

一襯底(10)；

一成核層(11)；其制作在襯底(10)上；

一緩沖層(12)，其制作在成核層(11)上；

一n型III族氮化物層(13)，其制作在緩沖層(12)上，該n型III族氮化物層(13)上面的一側有一臺面(131)，該臺面(131)的厚度小于n型III族氮化物層(13)的厚度；

一多量子阱有源區(14)，其制作在遠離臺面(131)一側的n型III族氮化物層(13)上，該多量子阱有源區(14)為發光區；

一最后一個量子壘層(15)，其制作在多量子阱有源區(14)上；

一類電子阻擋層(16)，其制作在最后一個量子壘層(15)上；該類電子阻擋層(16)為帶隙寬度小于所述最后一個量子壘層(15)的結構；

一p型III族氮化物層(17)，其制作在類電子阻擋層(16)上；

一n型金屬電極(18)，其淀積在n型III族氮化物層(13)一側的臺面(131)上；

一p型金屬電極(19)，其淀積在p型III族氮化物層(17)上；

其中，所述最后一個量子壘層(15)和類電子阻擋層(16)之間的界面上存在負的凈極化電荷。

2.如權利要求1所述的氮化鎵系發光器件，其中，所述氮化鎵系發光器件采用的材料包括極性面生長的GaN、InGaN、AlGaN、AlInN和AlInGaN。

3.如權利要求1所述的氮化鎵系發光器件，其中，所述發光器件是發光二極管、激光二級管或超輻射發光二極管。

4.如權利要求1所述的氮化鎵系發光器件，其中，所述的襯底(10)包括藍寶石、氧化鋁單晶、GaN、6H-SiC、4H-SiC、Si、AlN或ZnO。

5.如權利要求1所述的氮化鎵系發光器件，其中，所述的多量子阱有源區(14)為多周期結構，每一周期包括量子壘層(142)和量子阱層(141)，周期數為1-20；該多量子阱有源區(14)的最后一層是量子阱層(141)。

6.如權利要求1所述的氮化鎵系發光器件，其中，所述最后一個量子壘層(15)選用AlGaN，類電子阻擋層(16)選用GaN。

7.如權利要求6所述的氮化鎵系發光器件，其中，所述最后一個量子壘層(15)和類電子阻擋層(16)還可以從以下組合中選取：最后一個量子壘層(15)選用AlGaN，類電子阻擋層(16)選用InGaN；或者最后一個量子壘層(15)選用Al_xGa_1-xN，類電子阻擋層(16)選用Al_yGa_1-yN，其中x＞y；或者最后一個量子壘層(15)選用Al_xGa_1-xN，0≤x≤1，類電子阻擋層(16)選用AlInGaN，其中沿生長方向AlInGaN的極化強度大于Al_xGa_1-xN。

8.一種氮化鎵系發光器件的制備方法，其包括：

步驟1、在襯底上依次外延生長成核層、緩沖層、n型III族氮化物層、多量子阱有源區、最后一個量子壘層、類電子阻擋層和p型III族氮化物層；其中，所述最后一個量子壘層和類電子阻擋層之間的界面上存在負的凈極化電荷；步驟2、在p型III族氮化物層一側的表面向下刻蝕形成臺面，其刻蝕深度達到n型III族氮化物層內；

步驟3、在所述臺面上淀積n型金屬電極，p型III族氮化物層上淀積p型金屬電極，完成器件制備；

其中，所述類電子阻擋層為帶隙寬度小于所述最后一個量子壘層的結構。

9.如權利要求8所述的氮化鎵系發光器件的制備方法，其中，所述最后一個量子壘層選用AlGaN，類電子阻擋層選用GaN。

10.如權利要求9所述的氮化鎵系發光器件的制備方法，其中，所述最后一個量子壘層和類電子阻擋層還可以從以下組合中選取：最后一個量子壘層選用AlGaN，類電子阻擋層選用InGaN；或者最后一個量子壘層選用AlxGal-xN，類電子阻擋層選用Al_yGa_1-yN，其中x＞y；或者最后一個量子壘層選用Al_xGa_1-xN，0≤x≤1，類電子阻擋層選用AlInGaN，其中沿生長方向AlInGaN的極化強度大于Al_xGa_1-xN。