[發(fā)明專利]一種氮化物發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710286221.3
• 申請日: 2017-04-27
• 公開（公告）號: CN107134513A
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉軍林;莫春蘭;張建立;吳小明;王小蘭;江風(fēng)益
• 申請（專利權(quán)）人: 南昌大學(xué);南昌黃綠照明有限公司
• 主分類號: H01L33/04
• 分類號: H01L33/04;H01L33/06;H01L33/20;H01L33/24;H01L33/32
• 代理公司: 江西省專利事務(wù)所36100
• 代理人: 張文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體材料，尤其是涉及一種氮化物發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

發(fā)光二極管（LED）以其節(jié)能環(huán)保、可靠性高等顯著特點(diǎn)得到人們廣泛的關(guān)注和研究。在能源危機(jī)和環(huán)境危機(jī)日益加重的今天，眾多國家和地區(qū)將LED照明技術(shù)列為國家發(fā)展戰(zhàn)略。經(jīng)過二十多年的研究和努力，LED外延生長技術(shù)、LED芯片制造技術(shù)以及LED封裝技術(shù)均得到長足進(jìn)步，使得LED被廣泛用于顯示屏、指示燈、景觀照明、汽車燈、通用照明等很多領(lǐng)域。

氮化物L(fēng)ED普遍存在在較大工作電流密度下，發(fā)光效率隨電流的增大而減小的現(xiàn)象，這一現(xiàn)象被稱為“效率Droop效應(yīng)”。產(chǎn)生Droop效應(yīng)的原因在學(xué)術(shù)界依然存在爭議，但主要包括電子泄漏、電子空穴不匹配、俄歇復(fù)合等幾種。大量研究表明，電子泄漏和電子空穴不匹配的主要原因是氮化物L(fēng)ED的p型載流子（空穴）不足以及在多量子阱中分布嚴(yán)重不均勻。可見，當(dāng)空穴濃度不能進(jìn)一步提升的情況下，減緩Droop效應(yīng)提升氮化物L(fēng)ED發(fā)光效率的一個可行方法就是使空穴與電子更加匹配。由于空穴濃度低于電子濃度，因此如果使空穴均勻分布到多量子阱中，將會使空穴與電子更加不匹配。如將有限的空穴限制在部分量子阱中，則會提升空穴在這些量子阱中的濃度，從而使得這些量子阱中空穴與電子更加匹配，提升發(fā)光效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種可有效調(diào)控空穴在多量子阱中分布、使空穴和電子更為有效地分布到部分量子阱中、從而改善空穴和電子的匹配度、提升發(fā)光效率的氮化物發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種氮化物發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，包括襯底，在襯底上設(shè)有緩沖層，在緩沖層上依次設(shè)有n型層、準(zhǔn)備層、第一限制量子阱層、發(fā)光多量子阱層、第二限制量子阱層和p型層，特征是：在所述準(zhǔn)備層、第一限制量子阱層、發(fā)光多量子阱層和第二限制量子阱層位置包含有倒六角錐結(jié)構(gòu)；所述第一限制量子阱層和第二限制量子阱層的量子阱禁帶寬度均比發(fā)光多量子阱層的量子阱禁帶寬度寬0.03─0.3eV。

所述準(zhǔn)備層是In_xGa_(1-x)N單層結(jié)構(gòu)或In_yGa_(1-y)N/In_zGa_(1-z)N周期結(jié)構(gòu)，其中0≤x≤0.15，0.01≤y≤0.15，0≤z≤0.05，In_xGa_(1-x)N層的厚度為h_x，50nm≤h_x≤200nm，In_yGa_(1-y)N/In_zGa_(1-z)N周期結(jié)構(gòu)的周期數(shù)為j，10≤j≤100。

第一限制量子阱層是由Al_xIn_yGa_(1-x-y)N量子阱和Al_uIn_vGa_(1-u-v)N勢壘組成的周期結(jié)構(gòu)，其周期數(shù)為m，其中0≤x≤1，0≤y≤1，0≤u≤1，0≤v≤1，1≤m≤5。

發(fā)光多量子阱層是由Al_xIn_yGa_(1-x-y)N量子阱和Al_uIn_vGa_(1-u-v)N勢壘組成的周期結(jié)構(gòu)，其周期數(shù)為k，其中0≤x≤1，0≤y≤1，0≤u≤1，0≤v≤1，3≤k≤6。

第二限制量子阱層是由Al_xIn_yGa_(1-x-y)N量子阱和Al_uIn_vGa_(1-u-v)N勢壘組成的周期結(jié)構(gòu)，其周期數(shù)為n，其中0≤x≤1，0≤y≤1，0≤u≤1，0≤v≤1，1≤n≤2。