[發明專利]多量子阱結構、生長方法及具有該結構的LED芯片有效

申請號：	201410186182.6	申請日：	2014-05-05
公開（公告）號：	CN103985797A	公開（公告）日：	2014-08-13
發明（設計）人：	張宇	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：	北京康信知識產權代理有限責任公司 11240	代理人：	吳貴明
地址：	423038 湖南省郴***	國省代碼：	湖南;43
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摘要：
搜索關鍵詞：	多量結構生長方法具有 led 芯片
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及LED(發光二極管)領域，特別地，涉及一種多量子阱結構、生長方法及具有該結構的LED芯片中。

背景技術

現有技術中LED外延層結構中多通過增設多量子阱層(MQW層)來提高發光效率。現有多量子阱層中包括彼此交替疊置的InGaN層和GaN層組成InGaN/GaN超晶格結構。結構如圖1所示，LED芯片包括：MQW層的LED芯片包括依次疊置的襯底1’(藍寶石或碳化硅)、緩沖GaN層2’、不摻雜GaN層3’、N型局限層4’、MQW層5’、P型局限層6’和摻雜Mg的GaN層7’。其中MQW層5’以彼此疊置的InGaN層51’和GaN層52’為一組單元。MQW層5’重復多組該單元結構，得到MQW層5’。MQW層5’中的InGaN層中In的摻雜量保持恒定。此時LED芯片的MQW層5’中空穴和電子能能帶圖如圖2所示。由圖2可知，導帶11’上的電子波函數分布13’和價帶12'上的空穴函數分布14’的中心軸不重合，這是由于InGaN和GaN材料之間存在由兩種不同材料的晶格差異帶來的應力。材料性質的不同也會使兩者存在壓電應力，應力的存在使得電子和空穴在量子阱中分布中心重合率僅為40-50％，降低了電子和空穴的復合效率。現有技術中多是通過生長階梯阱來釋放應力，以改善電子和空穴函數的重疊度。如CN200910112086.6、CN102820395中公開的技術方案，均是通過生長階梯阱來釋放應力。但采用前述方法LED芯片的發光效率無法進一步提高。

發明內容

本發明目的在于提供一種多量子阱結構、生長方法及具有該結構的LED芯片，以解決現有技術中LED芯片發光效率低的技術問題。

為實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種多量子阱結構，包括多組依次疊置的結構單元各結構單元中包括勢阱層和GaN層，GaN層形成于勢阱層的表面上，勢阱層包括至少一層漸變XGaN層；漸變XGaN層中X的摻雜濃度朝向GaN層方向漸變，X為In或Al。

進一步地，勢阱層還包括恒定XGaN層，恒定XGaN層設置于漸變XGaN層和GaN層之間，且恒定XGaN層中X的摻雜濃度恒定。

進一步地，各漸變XGaN層中X的摻雜濃度沿朝向GaN層的方向，從1E+19勻速漸變至3E+19。

進一步地，恒定XGaN層的X摻雜濃度為1E+20-3E+20。

進一步地，勢阱層的厚度為2.8～3.5nm。

進一步地，結構單元的個數為10～15個。

根據本發明的另一方面還提供了一種LED芯片，LED芯片包括依次設置的N型局限層、多量子阱結構和P型局限層，多量子阱結構為上述多量子阱結構。

根據本發明的另一方面還提供了一種上述多量子阱結構的生長方法，包括依次疊置生長多組結構單元，生長每組結構單元的步驟包括：生長勢阱層，以及在勢阱層上生長GaN層，生長勢阱層包括：至少生長一層漸變XGaN層。

進一步地，生長每層漸變XGaN層的步驟包括：控制X源流量，使其從Y/10以流速為30.6～37.4sccm/s勻速增加至Y，以生長漸變XGaN層。

進一步地，生長勢阱層還包括：在完成漸變XGaN層的生長步驟后，在最外層漸變XGaN層上生長恒定XGaN；優選生長恒定XGaN的步驟中控制X源流量恒定，且X源以流速為11.33～15.0sccm/s摻雜。