[發明專利]一種半導體發光二極管及其制作方法

有效

• 申請號: 201710078616.4
• 申請日: 2017-02-14
• 公開（公告）號: CN106848013B
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: 鄭錦堅;王星河;康俊勇
• 申請（專利權）人: 鄭錦堅
• 主分類號: H01L33/06
• 分類號: H01L33/06;H01L33/22;H01L33/26;H01L33/00;B82Y20/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種半導體發光二極管及其制作方法，其公開的結構以及采用該制作方法制作的半導體發光二極管能夠提升發光效率和發光強度。為了達到上述目的，本發明公開的一種半導體發光二極管包括襯底，緩沖層，第一導電型的第一半導體層，多量子阱具有V形坑的有源層，多周期的Al量子點/AlN納米柱/Ga量子點/GaN納米柱，以及第二導電型的第二半導體層和接觸層；有源層的量子阱下表面、中心、上表面對應的V形坑位置具有Al量子點/AlN納米柱/Ga量子點，其每周期厚度與量子阱層厚度相同；量子阱的壘層對應V形坑位置具有GaN納米柱，其每周期的厚度與壘層相同。

技術領域

本發明涉及半導體光電器件領域，尤其涉及氮化物半導體發光二極管及制作方法領域。

背景技術

現今，發光二極管(LED)，特別是氮化物半導體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。因氮化物半導體發光二極管的底層存在缺陷，導致生長量子阱時缺陷延伸會形成V形坑(V-pits)。V形坑的側壁的勢壘大于多量子阱的勢壘，導致電子不易躍遷進入V形坑的缺陷非輻射復合中心，同時，V形坑側壁可對多量子阱發出的光進行反射，改變發光角度，降低全反射角對出光影響，提升光提取效率，提升發光效率和發光強度。

具體的，傳統的氮化物半導體發光二極管，因晶格失配和熱失配在半導體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形坑(V-pits)，如圖1所示；因V形坑的側壁的勢壘大于多量子阱的勢壘，導致電子不易躍遷進入V形坑的缺陷非輻射復合中心，同時，V形坑側壁可對多量子阱發出的光進行反射，可改變發光角度，降低全反射角對出光影響，提升光提取效率，提升發光效率和發光強度。傳統的多量子阱的V形坑開口向上，隨著量子阱對數的增加，其V形坑的開口越大，但開口角度和形狀難以控制，過大的開口會產生大量非輻射復合中心，引起亮度下降，最終難于控制的開口角度和形狀會使得發光二極管的發光效率受到很大影響。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種半導體發光二極管及其制作方法，其公開的結構以及采用該制作方法制作的半導體發光二極管能夠提升發光效率和發光強度。

為了達到上述目的，

本發明公開的一種半導體發光二極管采用以下技術方案予以實現：

一種的半導體發光二極管，包括襯底，緩沖層，第一導電型的第一半導體層，多量子阱具有V形坑的有源層，多周期的Al量子點/AlN納米柱/Ga量子點/GaN納米柱，以及第二導電型的第二半導體層和接觸層；有源層的量子阱下表面、中心、上表面對應的V形坑位置具有Al量子點/AlN納米柱/Ga量子點，其每周期厚度與量子阱層厚度相同；量子阱的壘層對應V形坑位置具有GaN納米柱，其每周期的厚度與壘層相同。多量子阱的V形坑具有多周期的Al量子點/AlN納米柱/Ga量子點/GaN納米柱，其周期數與多量子阱相同；所述的AlN納米柱的寬度保持不變，GaN納米柱的寬度隨周期變多而變大，從而與V形坑的形態相匹配且不與V形坑斜面接觸，形成長短結合的GaN/AlN納米柱。長短結合的AlN/GaN納米柱提升量子阱光出射效率，并使位錯線彎曲阻擋V形坑缺陷，降低非輻射復合；Al量子點/AlN納米柱/Ga量子點使量子阱產生量子效應與表面等離激元共振耦合效應，提升量子阱的量子效率，從而提升半導體發光二極管的發光效率。

作為本發明的一種的半導體發光二極管的一種優選實施方式：多量子阱V形坑具有多周期的Al量子點/AlN納米柱/Ga量子點/GaN納米柱，納米柱與V形坑相匹配，且界面互不接觸。

作為本發明的一種的半導體發光二極管的一種優選實施方式：所述有源層多量子阱的周期數與多周期的Al量子點/AlN納米柱/Ga量子點/GaN納米柱的周期數相同，周期數x≥3，優選周期為8對。

作為本發明的一種的半導體發光二極管的一種優選實施方式：所述的有源層的量子阱和Al量子點/AlN納米柱/Ga量子點的厚度相同，厚度為1.0～5.0nm，優選厚度為3.5nm。