[發(fā)明專利]具有新型量子阱的發(fā)光二極管外延片及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610098456.5
• 申請(qǐng)日: 2016-02-23
• 公開（公告）號(hào): CN105609601B
• 公開（公告）日: 2018-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫玉芹;董彬忠;王江波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華燦光電股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L33/06
• 分類號(hào): H01L33/06;H01L33/32;H01L33/00
• 代理公司: 北京三高永信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11138
• 代理人: 徐立

本發(fā)明公開了一種具有新型量子阱的發(fā)光二極管外延片及其制備方法，屬于發(fā)光二極管領(lǐng)域。所述發(fā)光二極管外延片包括：襯底，以及依次覆蓋在襯底上的u型GaN層、N型GaN層、多量子阱有源層和P型GaN載流子層，多量子阱有源層包括交替生長(zhǎng)的M+N個(gè)量子阱層和M+N個(gè)量子壘層，量子阱層為InGaN阱層，量子壘層為GaN壘層；M+N個(gè)量子阱層中靠近N型GaN層的M個(gè)量子阱層的厚度逐漸變化，且在M+N個(gè)量子阱層中靠近N型GaN層的M個(gè)量子阱層中，靠近N型GaN層的量子阱層的厚度大于靠近P型GaN載流子層的量子阱層的厚度，M+N個(gè)量子阱層中靠近P型GaN載流子層的N個(gè)量子阱層的厚度均小于M個(gè)量子阱層的厚度，M和N均為大于1的正整數(shù)，且M與N的差值為0。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及發(fā)光二極管(英文Light Emitting Diode，簡(jiǎn)稱LED)領(lǐng)域，特別涉及一種具有新型量子阱的發(fā)光二極管外延片及其制備方法。

背景技術(shù)

LED因高亮度、低熱量、長(zhǎng)壽命、無毒、可回收再利用等優(yōu)點(diǎn)，被稱為是21世紀(jì)最有發(fā)展前景的綠色照明光源。GaN基LED作為L(zhǎng)ED中最重要的一類，在眾多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)有的GaN基LED的外延片主要包括襯底、緩沖層、N型GaN層、多量子阱有源層和P型GaN載流子層等。

GaN基LED在工作過程中，N型GaN層中產(chǎn)生的電子和P型GaN載流子層中產(chǎn)生的空穴，在電場(chǎng)的作用下向多量子阱有源層遷移，并在多量子阱有源層中發(fā)生輻射復(fù)合，進(jìn)而發(fā)光。

在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題：

隨著GaN基LED工作電流的增加，電流密度隨之增大，在這種大電流密度場(chǎng)景下，注入多量子阱有源層中的電子也隨之增多，導(dǎo)致部分電子未能與空穴在多量子阱有源層中復(fù)合而遷移至P型GaN載流子層中，致使電子溢漏的程度增加，使得大電流密度情況下LED芯片的發(fā)光效率下降。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種具有新型量子阱的發(fā)光二極管外延片及其制備方法。所述技術(shù)方案如下：

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種具有新型量子阱的發(fā)光二極管外延片，所述發(fā)光二極管外延片包括：襯底，以及依次覆蓋在所述襯底上的u型GaN層、N型GaN層、多量子阱有源層和P型GaN載流子層，所述多量子阱有源層包括交替生長(zhǎng)的M+N個(gè)量子阱層和M+N個(gè)量子壘層，所述量子阱層為InGaN阱層，所述量子壘層為GaN壘層；

所述M+N個(gè)量子阱層中靠近所述N型GaN層的M個(gè)所述量子阱層的厚度逐漸變化，且在所述M+N個(gè)量子阱層中靠近所述N型GaN層的M個(gè)所述量子阱層中，靠近所述N型GaN層的量子阱層的厚度大于靠近所述P型GaN載流子層的量子阱層的厚度，所述M+N個(gè)量子阱層中靠近所述P型GaN載流子層的N個(gè)所述量子阱層的厚度均小于所述M個(gè)所述量子阱層的厚度，M和N均為大于1的正整數(shù)，且M與N的差值為0。

在本發(fā)明實(shí)施例的一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述N個(gè)所述量子阱層的厚度相等。

在本發(fā)明實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述N個(gè)所述量子阱層的厚度均為D，2.5nm≤D≤3.4nm。

在本發(fā)明實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述M+N為6。

在本發(fā)明實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，靠近所述N型GaN層的3個(gè)所述量子阱層的厚度分別為d1、d2和d3，4.5nm≤d1≤6nm，4nm≤d2≤4.4nm，3.5nm≤d3≤4nm。

第二方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種具有新型量子阱的發(fā)光二極管外延片制備方法，所述方法包括：

提供一襯底；

在所述襯底上依次生長(zhǎng)u型GaN層和N型GaN層；

在所述N型GaN層上生長(zhǎng)多量子阱有源層，在所述多量子阱有源層上生長(zhǎng)P型GaN載流子層；