[發明專利]一種氮化物半導體發光二極管及其制作方法

有效

• 申請號: 201711064702.6
• 申請日: 2017-11-02
• 公開（公告）號: CN107871803B
• 公開（公告）日: 2019-11-19
• 發明（設計）人: 鄭錦堅;李水清;周啟倫;鐘志白;吳雅萍;杜偉華;李志明;鄧和清;臧雅姝;林峰;陳松巖;康俊勇
• 申請（專利權）人: 廈門三安光電有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/06;H01L33/32
• 代理公司: 暫無信息
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1.一種氮化物半導體發光二極管，包括：N型氮化物半導體，多量子阱，P型氮化物半導體，其特征在于：所述多量子阱由阱層和壘層構成的周期性結構，阱層由至少一相分離層和一非相分離層組成，所述相分離層和非相分離層在空間上沿c軸有序分開，保證二者之間存在尖銳的界面，所述相分離層不參與輻射復合，該層形成激子限域深勢阱和三維量子限制多量子態的量子點，抑制載流子被非輻射復合中心俘獲，并給非相分離層施加量子效應和提供空穴與電子注入；所述非相分離層提供電子和空穴輻射復合的勢阱，控制發光波長。

2.根據權利要求1所述一種氮化物半導體發光二極管，其特征在于：所述阱層內的相分離層必須滿足?G/?x < 0，形成亞穩態分解效應，從而形成In_xGa_1-xN相分離層，形成激子限域深勢阱和三維量子限制多量子態的量子點，其中G為自由能，x為In_xGa_1-xN的In組分。

3.根據權利要求1所述一種氮化物半導體發光二極管，其特征在于：所述阱層內的非相分離層必須滿足?G/?x > 0，In原子具備足夠的弛豫和生長的能量，使In_yGa_1-yN的In原子分布均勻，In_yGa_1-yN的In組分不發生相分離，形成量子阱的勢阱，其中G為自由能，x為In_xGa_1-xN的In組分。

4.根據權利要求2或3所述的一種氮化物半導體發光二極管，其特征在于：所述非相分離層的In_yGa_1-yN的In組分為恒定值，In組分均勻分布，其中0≤y≤1；所述相分離層內的In_xGa_1-xN的In組分呈相分離狀態，其中0≤x≤1，相分離層的組成包括In團簇、In量子點、InN量子點和In_zGa_1-zN組分波動層，其中In_zGa_1-zN組分波動層的In波動范圍：y-10%≤z≤y+10%；相分離層的組成形式包括團聚、有序和分離。

5.根據權利要求1所述的一種氮化物半導體發光二極管，其特征在于：所述相分離層的In_xGa_1-xN的In組分在混溶隙內，厚度大于臨界厚度，生長溫度T1低于臨界溫度T0，使相分離的驅動力大于襯底應力，從而產生相分離。

6.根據權利要求1所述的一種氮化物半導體發光二極管，其特征在于：所述非相分離層的In_xGa_1-xN的In組分在混溶隙外，厚度小于臨界厚度，生長溫度T2高于臨界溫度T0，使相分離驅動力小于襯底應力，In原子被均勻束縛在晶格上，In組分均勻分布，In組分保持恒定值，不產生波動。

7.根據權利要求5或6所述的一種氮化物半導體發光二極管，其特征在于：所述的臨界厚度h_c滿足以下條件：

，

其中，x為相分離層的In_xGa_1-xN的In組分，v為泊松比，b是滑移間距（Burgers矢量級），a（x）為In_xGa_1-xN弛豫后體材料的晶格常數，可根據Vegard法則確定，f 是In_xGa_1-xN與GaN的晶格失配度。