[發明專利]一種氮化物發光二極管的外延結構

有效

• 申請號: 201610305529.3
• 申請日: 2016-05-10
• 公開（公告）號: CN105932128B
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 鄭錦堅;鐘志白;楊煥榮;李志明;杜偉華;鄧和清;伍明躍;周啟倫;林峰;李水清;康俊勇
• 申請（專利權）人: 廈門市三安光電科技有限公司
• 主分類號: H01L33/10
• 分類號: H01L33/10;H01L33/14;H01L33/24;B82Y30/00;B82Y40/00
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技術領域

本發明涉及半導體光電器件領域，特別是一種氮化物發光二極管的外延結構。

背景技術

現今，發光二極管（LED），特別是氮化物發光二極管因其較高的發光效率，在普通照明領域已取得廣泛的應用。因氮化物發光二極管的底層存在缺陷，在生長量子阱時缺陷延伸會形成V-pits，形成非輻射復合中心，導致電子容易通過V-pits的漏電通道泄漏并吸收量子阱發出的光，形成漏電和非輻射復合，降低發光效率、發光強度和ESD。

發明內容

本發明的目的是：提供一種氮化物發光二極管的外延結構，通過在多量子阱發光區域的V-pits上方填充鈍化層/DBR/Al量子點的復合結構，使非摻雜的鈍化層阻擋電子和空穴擴展至V-pits，降低非輻射復合，而DBR（分布布拉格反射層）則將量子阱發光的光反射，防止光被V-pits中的缺陷吸收，同時，Al量子點形成的光反射和表面等離激元，進一步引導光波導方向，通過多重壘加的效應提升氮化物發光二極管的發光效率。

一種氮化物發光二極管的外延結構，依次包括襯底，N型氮化物，多量子阱，V-pits，鈍化層/DBR/Al量子點，P型氮化物，P型接觸層以及DBR，其特征在于：多量子阱發光區的V-pits上方填充鈍化層/DBR/Al量子點的復合結構，鈍化層阻擋電子和空穴擴散至V-pits，降低V-pits中缺陷的非輻射復合，而DBR將量子阱發出的光反射，防止光被V-pits中的缺陷吸收，同時，Al量子點形成光反射和表面等離激元，進一步引導光波導方向。通過鈍化層/DBR/Al量子點復合結構的多重壘加效應，結合P型半導體層一側的DBR，使量子阱發出的光反射至襯底一側，提升氮化物發光二極管的發光效率。

進一步地，所述復合結構中的鈍化層包含氮化硅SiNx，氮化鋁AlN，氮化硼BN，二氧化硅SiO₂等材料，用于阻擋電子和空穴擴散至V-pits，降低V-pits中缺陷的非輻射復合。

進一步地，所述鈍化層/DBR/Al量子點的鈍化層厚度為1~100nm，DBR厚度為1~100nm，Al量子點大小為1~100nm。

進一步地，所述鈍化層為非摻雜材料，背景載流子濃度為1E15~1E17cm^-3，通過高電阻和高勢壘的鈍化層材料阻止電子和空穴擴展至V-pits，改善漏電和降低非輻射復合。

進一步地，所述V-pits的大小為50~500nm，密度為1E7~1E10cm^-2。

進一步地，所述襯底為藍寶石、碳化硅、硅、氮化鎵、氮化鋁、氧化鋅適合外延生長的襯底。

附圖說明

圖1為本發明實施例的氮化物發光二極管外延結構示意圖。

圖2為本發明實施例的氮化物發光二極管的光波導示意圖。

圖示說明：100：襯底，101：緩沖層，102：N型氮化物，103：多量子阱，104：V-pits，105：鈍化層，106：DBR，107：Al量子點，108：P型氮化物，109：P型接觸層，110：DBR。

具體實施方式

傳統的氮化物發光二極管，因晶格失配和熱失配在氮化物生長過程中會形成缺陷，生長多量子阱時該位錯會延伸形成V-pits，而該V-pits形成非輻射復合中心，導致電子容易通過V-pits的漏電通道泄漏和吸收光，形成漏電和非輻射復合，降低發光強度和ESD。

為了解決V-pits內缺陷的吸光及形成非輻射復合中心的問題，本發明提出的一種氮化物發光二極管的外延結構，如圖1所示，依次包括：襯底100，緩沖層101，N型氮化物102，多量子阱103，V-pits 104，鈍化層(105)/DBR(106)/Al量子點(107)的復合結構，P型氮化物108，P型接觸層109和DBR 110。