[發(fā)明專利]一種光電器件的電子阻擋層結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510030768.8
• 申請日: 2015-01-21
• 公開（公告）號: CN104659171B
• 公開（公告）日: 2018-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李淼;黃宏嘉
• 申請（專利權(quán)）人: 西安神光皓瑞光電科技有限公司
• 主分類號: H01L33/14
• 分類號: H01L33/14;H01L33/04
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司 61211
• 代理人: 胡樂

本發(fā)明提出了一種光電器件的電子阻擋層結(jié)構(gòu)，盡可能通過晶格結(jié)構(gòu)和禁帶寬度的調(diào)整來達到與量子阱和P層間的結(jié)構(gòu)匹配；同時減少極化電場的形成，盡可能減弱電子阻擋層內(nèi)的負電荷區(qū)域形成，進而提升效率；并減弱電子阻擋層的能帶彎曲導(dǎo)致的電子泄露和P層空穴勢能的增加。該光電器件的電子阻擋層結(jié)構(gòu)采用AlInGaN或者AlInGaN/InGaN超晶格結(jié)構(gòu)生長，其中In組分≤10％,Al組分≤40％；在電子阻擋層中存在In和Al組分的漸變分布，In與Al組分的漸變規(guī)律相互獨立；對于AlInGaN/InGaN超晶格結(jié)構(gòu)的電子阻擋層，In組分的漸變發(fā)生在超晶格的AlInGaN或者InGaN中，或者這兩處都存在漸變。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于光電器件設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種光電器件外延結(jié)構(gòu)中電子阻擋層的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)在量子阱結(jié)構(gòu)和P型GaN之間插入一層AlGaN的結(jié)構(gòu)作為電子阻擋層(Electron-Blocking Layer:縮寫為EBL)來阻擋電子進入P層進而降低器件漏電并提升器件效率。對于AlGaN電阻阻擋層，大家做了較多的研究。如中國專利申請201110150996.0《一種采用鋁組分漸變電子阻擋層的LED結(jié)構(gòu)》提到一種采用鋁組分漸變電子阻擋層的LED結(jié)構(gòu)，其中與多量子阱層的外層GaN壘接觸一側(cè)為低Al組分Al_xGa_1-xN，0≤x≤0.1，與p-GaN層接觸一側(cè)為高Al組分Al_yGa_1-yN，0.1＜y≤0.4，中間部分Al組分的量呈遞增線性變化，與GaN壘接觸一側(cè)的低Al組分有效地減小了其與GaN壘界面間極化電荷的密度，極化場被減弱，從而使得界面二維電子氣濃度大幅降低，減小了漏電流，總體上提高器件的內(nèi)量子效率并解決了量子效率衰減問題。

對超晶格電子阻擋層的研究在不斷的深入，如中國專利申請201210122392.X《漸變電子阻擋層的紫外光氮化鎵半導(dǎo)體發(fā)光二極管》則提出了通過能帶工程設(shè)計與優(yōu)化，在外延結(jié)構(gòu)中引入六種不同方式變化的AlGaN類超晶格鋁鎵氮電子阻擋層來實現(xiàn)鋁組分的變化，從而調(diào)節(jié)電子阻擋層中的極化效應(yīng)，實現(xiàn)高的空穴注入。繼續(xù)對于超晶格AlGaN的研究也較多，如中國專利申請201110097338.X《一種利用多量子阱電子阻擋層增加發(fā)光效率的AlGaN基深紫外LED器件及制作方法》該方法采用多周期的AlGaN量子阱結(jié)構(gòu)作為阻擋電子從有源區(qū)逃逸到p-AlGaN勢壘屋的電子阻擋層。進一步對于超晶格結(jié)構(gòu)研究，如中國專利申請201310572013.1《阻擋電子泄漏和缺陷延伸的外延生長方法及其結(jié)構(gòu)》提出了生長厚度為8-25nm的Al組分逐層降低的UAlGaN/UGaN結(jié)構(gòu)作為電子阻擋層，每一雙層結(jié)構(gòu)的UAlGaN層相比上一雙層結(jié)構(gòu)的UAlGaN層中的Al組分含量減少15％-50％來改變傳統(tǒng)P-spacer能帶的單一能階高度分布，減弱了其對空穴注入時的阻擋作用，提高MQW的發(fā)光效率。

也有研究針對量子阱結(jié)構(gòu)和P型GaN之間不同部分穿插入不同結(jié)構(gòu)的電子阻擋層來實現(xiàn)更好的電子阻擋和效率提升的效果，如中國專利申請201410407703.6《Mg摻雜電子阻擋層的外延片，生長方法及LED結(jié)構(gòu)》中提到在GaN壘層上生長AlGaN/GaN電子阻擋層，之后生長低溫P型GaN層，再后再生長摻雜Mg的高濃度的AlGaN/InGaN電子阻擋層，最后繼續(xù)生長一層高溫P型GaN層和P型接觸層，起到了較好的電子阻擋和效率提升的效果。

但以上方案均采用的AlGaN結(jié)構(gòu)材料單層漸變、多層超晶格或者是AlGaN與InGaN的超晶格結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)電子阻擋的效果，由于目前普遍藍綠光量子阱均為InGaN/GaN結(jié)構(gòu)，以上的AlGaN或者AlGaN/InGaN結(jié)構(gòu)均是從提高材料勢壘高度的角度來單純地解決電子泄漏進入P層的問題,而無法從材料晶格失配的角度來解決壓電極化效應(yīng)導(dǎo)致的極化電場效應(yīng)。