[發(fā)明專利]發(fā)光二極管

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510547355.7
• 申請(qǐng)日: 2013-02-27
• 公開（公告）號(hào): CN105047773B
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 傅毅耕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): H01L33/06
• 分類號(hào): H01L33/06
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

本發(fā)明公開多種發(fā)光二極管，發(fā)光二極管包括藍(lán)寶石基板、N型半導(dǎo)體層、有源層、P型半導(dǎo)體層、第一電極與第二電極。N型半導(dǎo)體層位于藍(lán)寶石基板上。有源層具有缺陷密度為DD≥2×10⁷/cm³的活性區(qū)，有源層位于N型半導(dǎo)體層與P型半導(dǎo)體層之間。有源層發(fā)出的光波長(zhǎng)λ滿足222nm≤λ≤405nm，有源層包括i層的量子磊層及(i?1)層量子阱層。各量子阱層位于任意兩層量子磊層之間，i為大于等于2的自然數(shù)。其中一種發(fā)光二極管的有源層中，摻雜N型雜質(zhì)于量子磊層中的至少k層，k為大于等于1的自然數(shù)，當(dāng)i為偶數(shù)時(shí)，k≥i/2，當(dāng)i為奇數(shù)時(shí)，k≥(i?1)/2。第一電極與第二電極分別位于N型半導(dǎo)體層與P半導(dǎo)體層上。

本申請(qǐng)是分案申請(qǐng)，母案的申請(qǐng)?zhí)枮?01310061155.1，申請(qǐng)日(最早優(yōu)先權(quán)日)為：2012年3月1日，發(fā)明名稱為“發(fā)光二極管”。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管，特別是一種可提高發(fā)光效率的發(fā)光二極管(lightemitting diode，簡(jiǎn)稱LED)。

背景技術(shù)

發(fā)光二極管是一種半導(dǎo)體元件，主要是由III～V族元素化合物半導(dǎo)體材料所構(gòu)成。因?yàn)檫@種半導(dǎo)體材料具有將電能轉(zhuǎn)換為光的特性，所以對(duì)這種半導(dǎo)體材料施加電流時(shí)，其內(nèi)部的電子會(huì)與空穴結(jié)合，并將過剩的能量以光的形式釋出，而達(dá)成發(fā)光的效果。

一般而言，由于發(fā)光二極管中作為磊晶層材料的氮化鎵的晶格常數(shù)與藍(lán)寶石基板的晶格常數(shù)之間存在不匹配的問題，其晶格常數(shù)不匹配的程度約為16％，致使大量的缺陷產(chǎn)生于晶格生長(zhǎng)的接面，進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)光強(qiáng)度大幅衰減。雖然發(fā)光二極管中因氮化鎵的晶體生長(zhǎng)過程中無(wú)可避免地具有一定的缺陷。然而，當(dāng)發(fā)光二極管所發(fā)出的光波長(zhǎng)為450nm時(shí)，由于已知晶格應(yīng)力會(huì)釋放在缺陷附近而形成銦自聚區(qū)域，當(dāng)載子在移動(dòng)到缺陷之前容易進(jìn)入到銦自聚的區(qū)域，形成所謂的局部效應(yīng)(localized effect)。由于銦自聚的區(qū)域存在量子局限效應(yīng)而可提升載子的復(fù)合效率，因此即使氮化鎵發(fā)光二極管因晶體生長(zhǎng)工藝的限制而在活性區(qū)存在著高缺陷密度，但對(duì)于光波長(zhǎng)450nm而言仍可維持一定程度的發(fā)光效率。

但是，當(dāng)發(fā)光二極管的發(fā)光波段逐漸由藍(lán)光移到紫外光波段時(shí)，由于有源層中的銦含量逐漸減少，使得銦自聚的形成區(qū)域也相對(duì)的變少，致使發(fā)光二極管中的載子容易移到缺陷處產(chǎn)生非輻射復(fù)合，導(dǎo)致發(fā)光二極管在近紫外光的發(fā)光效率大幅降低；再者，氮化物半導(dǎo)體本身存在著極化場(chǎng)效應(yīng)導(dǎo)致有源層的能帶彎曲，電子空穴對(duì)不易被局限在量子阱層里面，因而無(wú)法有效地輻射復(fù)合。此外，電子更容易溢流(overflow)到P型半導(dǎo)體層導(dǎo)致發(fā)光強(qiáng)度下降，再者，由于空穴的遷移率小于電子的遷移率，當(dāng)空穴從P型半導(dǎo)體層注入到有源層時(shí)，大多數(shù)的空穴被局限在最靠近P型半導(dǎo)體層的量子阱層里面，不易均勻分布全部的量子阱層里面，導(dǎo)致發(fā)光強(qiáng)度下降，因此業(yè)界極力開發(fā)具有高發(fā)光強(qiáng)度的發(fā)光二極管。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種發(fā)光二極管，其通過使量子磊層中摻有N型雜質(zhì)的量子磊層的層數(shù)符合特定比例，可提升發(fā)光二極管在222nm～405nm發(fā)光波段的發(fā)光效率。

本發(fā)明提出另一種發(fā)光二極管，其通過使摻雜有N型雜質(zhì)的量子磊層中最靠近P型半導(dǎo)體者具有最小的摻雜濃度，可提升發(fā)光二極管在222nm～405nm發(fā)光波段的發(fā)光效率。

本發(fā)明再提出一種發(fā)光二極管，其通過使摻雜有N型雜質(zhì)的量子磊層的摻雜濃度滿足特定關(guān)系，可提升發(fā)光二極管在222nm～405nm發(fā)光波段的發(fā)光效率。