[發明專利]可提高發光效率的外延PGaN層生長結構

在審

• 申請號: 201410016758.4
• 申請日: 2014-01-14
• 公開（公告）號: CN103779467A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 郭文平;鐘玉煌;姜紅苓
• 申請（專利權）人: 江蘇新廣聯科技股份有限公司
• 主分類號: H01L33/14
• 分類號: H01L33/14
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所(普通合伙) 32104
• 代理人: 曹祖良

技術領域

本發明涉及一種新型的外延P型GaN層生長結構，尤其是一種可提高發光效率的外延PGaN層生長結構，屬于半導體外延結構的技術領域。

背景技術

近年來，LED廠商一直致力于增強技術研發實力，以提高產品發光效率和降低制造成本。同時，我國LED產業在政策、資金以及市場需求的推動下飛速發展，無論是產值規模還是產業鏈建設都取得了較好的成績。但從現階段來看，LED照明的普及度仍不高，除去生產成本的問題，LED發光利用率仍是制約其不能廣泛普及的瓶頸之一。到目前為止，較少有以改善外延生長結構而提升發光效率的相關報道和專利。

目前，最常見的LED外延生長包括在襯底上依次生長半導體發光結構，最基本的半導體發光結構包括緩沖層、N型化合物半導體材料層、有源層和P型化合物半導體材料層。已有專利表明在有源層上生長電子溢出阻擋層有利于提高發光效率，即便如此，LED的發光利用率還不足一半。對LED行業來說，尋求新結構和優化現有外延生長結構以提高發光效率仍是一項持久戰。因此，迫切需要改善現有外延結構來提高有源層的電子復合率。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種可提高發光效率的外延PGaN層生長結構，其結構緊湊，能顯著提高發光效率，工藝方便，安全可靠。

按照本發明提供的技術方案，所述可提高發光效率的外延PGaN層生長結構，包括襯底及生長于所述襯底上的半導體發光結構，所述半導體發光結構包括生長于襯底上的緩沖層，所述緩沖層上生長有N型化合物半導體材料層，所述N型化合物半導體材料層上生長有有源層；所述有源層上生長有電子溢出阻擋層；所述電子溢出阻擋層上生長P型化合物半導體材料層，所述P型化合物半導體材料層內生長有P型InGaN-GaN超晶格層。

所述P型化合物半導體材料層的厚度為100~800nm，P型InGaN-GaN超晶格層的厚度為10~300nm。

所述襯底為藍寶石襯底或氮化鎵襯底。所述N型化合物半導體材料層為N型GaN層。所述P型化合物半導體材料層為P型GaN層

本發明的優點：通過電子溢出阻擋層與P型化合物半導體材料層共同阻擋電子的溢出，降低P層材料的禁帶寬度，更利于空穴進入有源區，增加有源層的復合電子數量，提高內量子效率，從而有效地提高LED發光器件的發光效率，對現有生長工藝無沖突，且實施方便，結構緊湊，安全可靠。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。

附圖標記說明：1-襯底、2-緩沖層、3-N型化合物半導體材料層、4-有源層、5-電子溢出阻擋層、6-P型化合物半導體材料層及7-P型InGaN-GaN超晶格層。

具體實施方式

下面結合具體附圖和實施例對本發明作進一步說明。

如圖1所示：為了能夠提高LED發光器件的發光效率，提高發光亮度，本發明包括襯底1及生長于所述襯底1上的半導體發光結構，所述半導體發光結構包括生長于襯底1上的緩沖層2，所述緩沖層2上生長有N型化合物半導體材料層3，所述N型化合物半導體材料層3上生長有有源層4；所述有源層4上生長有電子溢出阻擋層5；所述電子溢出阻擋層5上生長P型化合物半導體材料層6，所述P型化合物半導體材料層6內生長有P型InGaN-GaN超晶格層7。

具體地，襯底1的材料可以選用藍寶石襯底，或氮化鎵等常用的基材，N型化合物半導體材料層3為N導電類型GaN層，有源層4為本結構的發光區域，電子溢出阻擋層5為無摻雜的AlGaN及GaN形成的超晶格結構層，?P型化合物半導體材料層6為P導電類型GaN層。新型P型化合物半導體材料層6的總厚度為100~800nm，P型InGaN-GaN超晶格層7的厚度為10~300nm。P型InGaN-GaN超晶格層7兩側均包覆在P型化合物半導體材料層6內。

所述P型InGaN-GaN超晶格層7結構生長使用In源、Si、以及Mg源及其它生長所用氣體。其中In的摻雜濃度控制在1%~5%之間，生長總厚度控制在10~200nm之間的范圍內。生長工藝條件包括：氮氣為10～150升，氨氣為10～200升。生長壓力在100～500torr，生長溫度在500～1200之間。

常見的金屬有機化合物氣相外延設備即可生長得到本發明結構，所述外延結構適用范圍廣，常見外延生長光色均可應用。

本發明通過電子溢出阻擋層5與P型化合物半導體材料層6共同阻擋電子的溢出，降低P層材料的禁帶寬度，更利于空穴進入有源區，增加有源層4的復合電子數量，提高內量子效率，從而有效地提高LED發光器件的發光效率，對現有生長工藝無沖突，且實施方便，結構緊湊，安全可靠。