[發明專利]一種非極性面量子點發光二極管及其制備方法

有效

• 申請號: 201710429863.4
• 申請日: 2017-06-08
• 公開（公告）號: CN107170862B
• 公開（公告）日: 2019-03-22
• 發明（設計）人: 趙桂娟;汪連山;李輝杰;孟鈺淋;吉澤生;李方政;魏鴻源;楊少延;王占國
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/06;H01L33/32
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

1.一種非極性面量子點發光二極管，包括襯底及依次疊置于所述襯底上的、均為非極性面的u型GaN層、n型GaN層、有源區、p型電子阻擋層及p型GaN層，其中：

所述有源區包括周期分布的、非極性面的InGaN量子點勢阱層和GaN勢壘層。

2.如權利要求1所述的非極性面量子點發光二極管，其中，所述InGaN量子點勢阱層和GaN勢壘層的周期為3～15個；所述InGaN量子點勢阱層中，量子點的密度、尺寸及InGaN材料中In的組分與所述非極性面量子點發光二極管的發光波長相匹配。

3.如權利要求2所述的非極性面量子點發光二極管，其中，所述InGaN量子點勢阱層采用S-K模式生長，量子點的密度為5×10⁸～1×10¹²cm^-2、直徑為10～100nm、高度為2～12nm；InGaN材料中In的組分為0.3～0.6。

4.如權利要求1所述的非極性面量子點發光二極管，其中，

在所述襯底與u型GaN層之間還具有一應力協變層；

所述應力協變層是由至少一組柔性層和緩沖層退火形成的多孔或分立多單元結構。

5.如權利要求4所述的非極性面量子點發光二極管，其中，所述柔性層的材料、厚度、緩沖層的材料、厚度及退火條件均與所述u型GaN層和n型GaN層的應力相匹配。

6.如權利要求4所述的非極性面量子點發光二極管，其中，所述柔性層的主體材料包括InGaN、InN、ZnO、AlN或碳納米棒；所述緩沖層的主體材料包括GaN、InN、ZnO、AlN或碳納米棒。

7.如權利要求6所述的非極性面量子點發光二極管，其中，所述柔性層的主體材料為In組分0.1～0.5的InGaN，所述柔性層的厚度為20～100nm；所述緩沖層的主體材料為GaN，所述緩沖層的厚度為30～150nm。

8.如權利要求1所述的非極性面量子點發光二極管，其中，所述u型GaN層的厚度為1～6μm；所述n型GaN層的厚度為2～4μm；所述p型電子阻擋層的主體材料為AlGaN，其中Al的組分為0.08～0.3，厚度為2～50nm；所述p型GaN層的厚度為0.1～0.5μm。

9.如權利要求1至8中任一項所述的非極性面量子點發光二極管的制備方法，包括以下步驟：

步驟1、在襯底上依次形成均為非極性面的u型GaN層、n型GaN層；

步驟2、在所述n型GaN層上先生長一浸潤層，然后生長非極性面的InGaN量子點，再在所述InGaN量子點上生長非極性面的GaN勢壘層；重復上述步驟n次，形成所述有源區；

步驟3、在所述有源區上形成均為非極性面的p型電子阻擋層及p型GaN層，完成所述非極性面量子點發光二極管的制備；

其中，所述n為自然數。

10.如權利要求9所述的制備方法，其中，

所述n的取值范圍為3≤n≤15；

步驟1中形成所述u型GaN層之前，還包括以下步驟：

在所述襯底上形成至少一組柔性層和緩沖層，至少一組柔性層和緩沖層退火后形成多孔或分立多單元結構的應力協變層；所述u型GaN層形成于所述應力協變層上。