[實用新型]一種摻雜超晶格結構的黃綠光LED

有效

• 申請號: 201420570717.5
• 申請日: 2014-09-30
• 公開（公告）號: CN204189816U
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 林鴻亮;張銀橋;張雙翔;楊凱;徐培強;李全素;王向武;李忠輝
• 申請（專利權）人: 揚州乾照光電有限公司
• 主分類號: H01L33/06
• 分類號: H01L33/06
• 代理公司: 揚州市錦江專利事務所 32106
• 代理人: 江平

技術領域

????本實用新型屬于光電子技術領域，具體涉及AlGaInP四元系LED技術領域。

背景技術

四元系AlGaInP黃綠光發光二極管廣泛應用于信號指示、顯示、交通指示、顯示屏、汽車照明、特種照明等各個領域。四元AlGaInP材料隨著波長的變短，有源層Al組分不斷升高，Al原子與氧或碳原子結合導致材料產生嚴重的晶格缺陷，發光效率下降；另一方面黃綠光的能帶由于Al組分的比例提高，能隙由直接能隙逐步轉變成間接能隙，內量子效率進一步大幅下降，致使黃綠光波段LED產品光效較低。

傳統的AlGaInP四元系黃綠光LED，如圖1，在GaAs襯底11上，自下而上依次生長為緩沖層12、布拉格反射層13、第一限制層14、常規非摻雜有源層15、第二限制層16和GaP窗口層17。此結構由于黃綠光波段自身的有源層材料能隙極限，難以得到高效的電子空穴復合效率，技術人員為提高電子空穴在有源層俘獲，提高內量子效率，一般采用增加有源層超晶格對數，但是此類工藝提升亮度有限，且由于有源層厚度增加，PN結勢壘電容降低，器件的ESD抗靜電性能變差。

實用新型內容

為解決上述問題，本實用新型旨在提供一種發光效率更高的含摻雜超晶格有源層的黃綠光LED。

本實用新型包括GaAs襯底、GaAs緩沖層、布拉格反射層、N型限制層、有源層、P型限制層以及GaP窗口層，其特征在于，有源層為摻雜同種導電類型雜質的Al_XGa_(1-X)InP/Al_YGa_(1-Y)InP摻雜超晶格結構層，其中，0.2<X<0.4，0.5<Y<1。

本實用新型的AlGaInP摻雜超晶格結構層即摻雜同種導電類型雜質的Al_XGa_(1-X)InP/Al_YGa_(1-Y)InP摻雜超晶格結構層，其中，0.2<X<0.4，0.5<Y<1。本實用新型通過在有源層中加入摻雜的Al_XGa_(1-X)InP/Al_YGa_(1-Y)InP超晶格結構可較大地改善傳統結構的內量子效率低的問題，提高有源區的空穴注入，提升電子空穴復合效率，從而較大地提高產品光效，其亮度較傳統結構可提升40%～60%，因此，本實用新型能夠大量生產發光波長560～580nm范圍的高效率的黃綠光波段的LED。

另外，本實用新型在所述摻雜超晶格結構層和P型限制層之間還可以再設置非摻雜有源層。非摻雜有源層可以進一步俘獲電子，提高內量子效率，同時由于有源區無雜質摻雜可進一步提升器件使用壽命。

所述摻雜元素為Zn或Mg，摻雜濃度1E16-1E17。使用Zn或Mg摻雜可在有源區提供空穴，提高有源區電子與空穴復合，提高內量子效率，進一步的摻雜濃度越高提供的空穴量越大，提升效果越大，但是有源區摻雜過多會減低器件使用壽命，所以本實用新型選擇摻雜濃度范圍1E16-1E17之間。

在Al_XGa_(1-X)InP/Al_YGa_(1-Y)InP材料中，本實用新型優選的0.3≤X≤0.35，0.6≤Y≤0.7。X決定能帶寬度，取值根據產品實際波長調整，Y取值小等于0.7目的為保證超晶格結構能帶差，保證有源區復合效率。如Y值如小于0.5，會直接帶隙會吸收有源區發光，使產品光效低；如Y值越高，勢壘越高，產品電壓高，器件性能差。

所述摻雜超晶格結構層的周期厚度為1nm～15nm，超晶格周期對數為2～120對。本實用新型“周期厚度”是指單對有源層材料Al_XGa_(1-X)InP/Al_YGa_(1-Y)InP的厚度。如周期厚度過厚，則量子效應變差，發光效率變低，同時有源區整體厚度增加，PN結勢壘電容降低，器件ESD性能變差。

通常對數越多可以有效提升器件的飽和電流及內量子效率，但可能帶來ESD性能下降問題，對數越多，則復合效率越高；對數少，則復合效率低。但是對數太多量子復合效率飽和無增強作用，同時伴隨對數增加，有源區整體厚度增加，PN結勢壘電容降低，器件ESD性能變差。所以本實用新型選用2～120對。