[實(shí)用新型]一種AlGaInP發(fā)光二極管外延片

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420351508.1
• 申請日: 2014-06-26
• 公開（公告）號: CN204102925U
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 田海軍;馬淑芳;韓蕊蕊;關(guān)永莉;李天保
• 申請（專利權(quán)）人: 山西飛虹微納米光電科技有限公司
• 主分類號: H01L33/14
• 分類號: H01L33/14;H01L33/06
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11385
• 代理人: 董芙蓉

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于發(fā)光二極管的外延技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種高效率的AlGaInP的發(fā)光二極管外延片，涉及發(fā)光二極管外延片亮度提高和制備方法。

背景技術(shù)

近年來，一維納米材料由于其新穎的物理、化學(xué)性質(zhì)在納米器件等諸多領(lǐng)域所展示的潛在的應(yīng)用前景，已成為當(dāng)今納米材料的前沿和研究熱點(diǎn)。一維納米材料的直徑小，存在顯著的量子尺寸效應(yīng)，特有的吸收、光發(fā)射、光學(xué)非線性性質(zhì)，使其在非線性光學(xué)儀器、分子器件、光電器件、新型電子器件以及半導(dǎo)體技術(shù)等方面有廣泛的應(yīng)用。一維納米材料可以用來制備納米尺度的元器件,如：激光器、發(fā)光二極管、場效應(yīng)晶體管等。由于具有較高的發(fā)光效率，半導(dǎo)體納米棒陣列被認(rèn)為是一種理想的發(fā)光材料。另外，由于量子局限效應(yīng)，納米棒具有比體材料更好的發(fā)光性能。以納米棒作為發(fā)光二極管的有源層，可以大大提高發(fā)光效率。納米棒的非平面的幾何形狀可增加光提取效率，且根據(jù)量子約束效應(yīng)，通過改變納米棒直徑，可以實(shí)現(xiàn)多色發(fā)光。

目前紅黃光LED主要采用平面多量子阱(multiple?quantum?well，MQW)結(jié)構(gòu)作為有源層，即在襯底上依次生長量子阱層和量子壘層來形成有源區(qū),同時這種平面量子阱有源區(qū)也決定了LED的有效面積，因此發(fā)光面積會受到襯底尺寸的限制。基于納米棒LED結(jié)構(gòu)中，核-殼結(jié)構(gòu)LED的外表面都是有效發(fā)光面積，可以使襯底得到有效利用。與傳統(tǒng)的平面LEDs相比，納米棒LED有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，擁有低的缺陷密度，準(zhǔn)自由站立，不存在由材料熱膨脹系數(shù)不同所產(chǎn)生的應(yīng)力，在大尺寸的襯底上生長LED時不存在襯底的彎曲問題等。

實(shí)用新型內(nèi)容

為解決以上問題，本實(shí)用新型提供一種AlGaInP發(fā)光二極管外延片，其特征在于：所述外延片的結(jié)構(gòu)為：在圖案化后的n-GaAs襯底上外延生長n-GaAs納米棒核層(1)，然后在n-GaAs納米棒側(cè)壁上依次外延生長n-InAlP限制層(2)，(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P/(Al_yGa_1-y)_0.5In_0.5P有源層(3)，p-InAlP限制層(4)，p-GaP覆蓋層(5)，所述外延片采用n-GaAs核-多殼層結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述外延片采用n-GaAs納米棒作為核層，納米棒的長徑比為0.8-5。

進(jìn)一步地，所述外延片采用n-InAlP作為n限制層，n限制層用Si₂H₆作為n型摻雜源；用p-InAlP層作為p限制層，p限制層用Cp2Mg作為p型摻雜源。

進(jìn)一步地，所述外延片采用(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P/(Al_yGa_1-y)_0.5In_0.5P多量子阱層作為有源層，0<x<0.3,0.5<y<1，量子阱個數(shù)為5-15個。

本實(shí)用新型還提供一種AlGaInP發(fā)光二極管外延片的制備方法，包括以下步驟：

1)以圖案化后的n-GaAs襯底作為基板；

2)在上述基板上采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積的方法(MOCVD)一次性依次沉積n-GaAs納米棒核層，n-InAlP限制層，(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P/(Al_yGa_1-y)_0.5In_0.5P多量子阱有源層，p-InAlP限制層，p-GaP覆蓋層。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：采用了n-GaAs核-多殼層結(jié)構(gòu)。核-多殼層結(jié)構(gòu)加強(qiáng)了載流子的限制且可抑制載流子在界面處的復(fù)合幾率和散射幾率。另外，由于量子局限效應(yīng)，納米棒具有比體材料更好的發(fā)光性能。LED有源區(qū)層生長在納米棒圓柱形表面，增加了發(fā)光面積，可以大大提高發(fā)光效率。半導(dǎo)體納米棒的非平面的幾何形狀可增加光提取效率，且根據(jù)量子約束效應(yīng)，通過改變納米棒直徑，可以實(shí)現(xiàn)多色發(fā)光。

附圖說明

通過參照附圖更詳細(xì)地描述本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例，本實(shí)用新型的以上和其它方面及優(yōu)點(diǎn)將變得更加易于清楚，在附圖中：

圖1為本實(shí)用新型的一種AlGaInP發(fā)光二極管外延片的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式