[發明專利]氮化鎵基發光二極管及其制備方法

有效

• 申請號: 201410107433.7
• 申請日: 2014-03-21
• 公開（公告）號: CN103996766B
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 藍永凌;張家宏;卓昌正;林兓兓;謝翔麟;謝祥彬;徐志波
• 申請（專利權）人: 安徽三安光電有限公司
• 主分類號: H01L33/06
• 分類號: H01L33/06;H01L33/32;H01L33/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及半導體光電器件制備領域，尤其涉及一種氮化鎵基發光二極管及其制備方法。

背景技術

發光二極管(Light-emitting diode，LED) 在節能，環保和壽命長方面的優勢，所以受到廣泛關注。特別是基于氮化鎵材料的LED，由于其波長范圍理論上覆蓋了整個可見光波段和紫外波段，因此成為目前LED 發展的主流方向。氮化鎵材料藍光LED技術無論在研究上和商業化生產應用上都取得了進步，其應用領域廣闊。但目前LED 的發光效率相對較低，從外延結構而言，進一步提高LED 有源層中的電子電洞注入效率和復合效率需進步改善內部量子效率(IQE: Internal Quantum Efficiency)。

傳統的多量子阱有源層為GaN量子壘與InGaN量子阱結構組成，而由于GaN與InGaN 材料晶格不匹配，導致極化效應的產生，引起導帶與價帶不連續，從而導致發光器件的內量子效率隨外加電流密度的增加而衰退的現象加劇，造成Efficiency Droop，影響了器件的質量及使用范圍。

此外，傳統多量子阱有源層結構中阱與壘存在溫差較大，在生長過程中存在較長升降溫時間，對整個程序的時間存在一定的影響，不利于產能的提升。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提出了一種氮化鎵基發光二極管及制備方法，通過改善量子阱的質量最終改善器件的整體質量，同時縮短了程序時間，有效提升產能。

本發明解決上述問題的技術方案為：一種氮化鎵發光二極管結構包括：襯底、緩沖層、N型層、應力釋放層、多量子阱有源層、P型層。與傳統多量子阱有源層結構相比，本發明的量子壘為InAlN材料層，厚度范圍為10?～180?，In組份為0.15～0.40，Al組份為0.60～0.85。

優選的，所述InGaN量子阱厚度范圍為10?～50?。

優選的，所述InGaN量子阱In組份為0.1～0.25。

優選的，所述InAlN量子壘濃度小于5×10¹⁸/cm³。

前述氮化鎵發光二極管的制備方法，包括步驟：先在一襯底上形成緩沖層，再在所述緩沖層上形成N型層，后在所述N型層上形成應力釋放層，再在所述應力釋放層上形成由InAlN量子壘與InGaN量子阱組成的多量子阱有源層，最后在所述多量子阱有源層上形成P型層。

優選的，所述多量子阱有源層的生長方法為：在應力釋放層生長結束后將系統溫度調節至700℃～850℃范圍，壓力調節至150 torr～400 torr，生長厚度范圍為10?～50?的InGaN量子阱層；后不改變系統壓力，調節系統溫度，使溫差范圍為0≤△T≤20℃，生長厚度范圍為10?～180?的InAlN量子壘層；其中所生長的InAlN量子壘層中In組份為0.15～0.40，Al組份為0.60～0.85；InGaN量子阱中In組份為0.1～0.25。較佳的，所述InGaN量子阱層和InAlN量子壘層同溫生長，即△T=0。

本發明至少具有以下有益效果：采用與InGaN量子阱材料晶格匹配的InAlN材料作為量子壘，由于晶格常數相同，降低了晶格失配，降低了QCSE (Quantum-Confined Stark Effect)效應，從而改善了器件的Efficiency Droop，改善了器件的發光效率提升LED組件內部量子效率(IQE: Internal Quantum Efficiency)；此外，InAlN量子壘與InGaN量子阱同溫或小溫差生長，降低了傳統的阱與壘之間的升降溫時間，縮短整個程序的時間，有效提升了產能，適合大規模生產。

附圖說明

附圖用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發明的實施例一起用于解釋本發明，并不構成對本發明的限制。此外，附圖數據是描述概要，不是按比例繪制。

圖1為本發明之實施例1之氮化物發光二極管側視圖。

圖2為與InGaN量子阱材料晶格匹配的GaN材料作為量子壘能帶圖。

圖3為與InGaN量子阱材料晶格匹配的InAlN材料作為量子壘能帶圖。

圖中各標號表示如下：