[發明專利]發光二極管及其制作方法

有效

• 申請號: 201610350858.X
• 申請日: 2016-05-25
• 公開（公告）號: CN105826441B
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發明（設計）人: 舒立明;葉大千;張東炎;劉曉峰;高文浩;吳超瑜;王篤祥
• 申請（專利權）人: 天津三安光電有限公司
• 主分類號: H01L33/14
• 分類號: H01L33/14;H01L33/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及氮化鎵半導體器件領域，尤其涉及一種具有高空穴注入效率的發光二極管及其制作方法。

背景技術

發光二極管（英文為Light Emitting Diode，縮寫為LED）是一種半導體固體發光器件，其利用半導體PN結作為發光結構，目前氮化鎵被視為第三代III-IV族半導體，具有較寬帶隙、高發光效率、化學性質穩定等特點，但目前空穴注入效率低成為高亮發光二極管發展瓶頸之一。

在LED結構設計中，介于發光區與P型層之間的電子阻擋層承擔著阻隔過沖電子的任務，但是較高的勢壘同時會成為空穴注入的障礙。

發明內容

本發明提供一種具有高空穴注入效率的發光二極管及其制作方法，所述發光二極管具有非規則空穴注入點的電子阻擋層，在實現電子有效阻擋同時提高空穴注入效率。

本發明提供的技術方案如下：一種發光二極管，由下至上依次包括：N型層、發光層、電子阻擋層及P型層，其中所述電子阻擋層由下至上依次為生長模式漸變的AlGaN層、P型氮化鎵合并層，該結構在實現電子有效阻檔的同時降低了空穴注入勢壘，二維AlGaN層所形成的勢壘對大部分電子實現了有效阻擋，漸變至三維生長模式時形成了孔洞；而P型氮化鎵合并層在填充所述AlGaN層所形成孔洞時形成了空穴注入點，空穴傾向于從注入點遂穿至發光區，從而提高了空穴注入效率。

前述發光二極管的制作方法，包括步驟：1）依次生長緩沖層，非摻氮化物層、N型層、發光層；2）在發光層上依次生長模式漸變的AlGaN層、P型氮化鎵合并層；3）在所述電子阻擋層生長P型層。

所述步驟2）具體為：首先調整反應室壓力、溫度、轉速，生長二維模式AlGaN層；隨后將反應室壓力、溫度、轉速調整至漸變，AlGaN生長過程中其生長模式從二維漸變至三維，并形成孔洞；最后調整反應室生長條件，通入Mg源，生長P型氮化鎵合并層填充形成的孔洞。

優選的，所述二維結構的AlGaN層所形成的勢壘對大部分電子實現了有效阻擋。

優選的，所述P型氮化鎵合并層在填充所述AlGaN層中的孔洞時形成空穴注入點，空穴傾向于從所述空穴注入點遂穿至發光層。

優選的，所述AlGaN層生長模式由二維變成三維。

優選的，所述AlGaN層Al組分保持不變。

優選的，所述AlGaN層Al組分呈現遞減趨勢。

優選的，所述P型氮化鎵合并層Mg摻濃度保持一致。

優選的，所述P型氮化鎵合并層Mg摻濃度遞減。

優選的，所述P型氮化鎵合并層Mg摻最高濃度不高于P型層Mg摻濃度。

優選的，通過調整反應室壓力、溫度、轉速，實現AlGaN層生長模式漸變。

優選的，通過調整Al源、Ga源通入量，實現Al組分漸變或突變。

優選的，通過調整反應室生長條件，使用P型氮化鎵合并層趨向于二維生長，實現步驟4）所述填充孔洞。

優選的，通過調整Mg源通入量，實現Mg摻含量一致或遞增。

本發明至少具有以下有益效果：本案中的電子阻擋層在實現電子有效阻檔的同時降低了空穴注入勢壘，二維AlGaN層所形成的勢壘對大部分電子實現了有效阻擋，漸變至三維生長模式時形成了孔洞；而P型氮化鎵合并層在填充AlGaN層所形成孔洞時形成了空穴注入點，空穴傾向于從注入點遂穿至發光區，從而提高了空穴注入效率。

附圖說明

圖1為根據本發明實施的一種具有高空穴注入效率的發光二極管外延片結構設計。

圖中標示：1.襯底，2.緩沖層，3.非摻氮化鎵層，4.N型氮化鎵層，5.發光層，6.電子阻擋層，7.P型層， 601.生長模式漸變的AlGaN層，602. P型氮化鎵合并層。

具體實施方式

為使本發明更易于理解其實質性特點及其所具的實用性，下面便結合附圖對本發明若干具體實施例作進一步的詳細說明，但需要說明的是以下關于實施例的描述及說明對本發明保護范圍不構成任何限制。

實施例