[發(fā)明專利]一種GaN基LED外延結(jié)構(gòu)及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810060857.0
• 申請日: 2018-01-22
• 公開（公告）號: CN108281520A
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬后永;盧國軍
• 申請（專利權(quán)）人: 映瑞光電科技（上海）有限公司
• 主分類號: H01L33/06
• 分類號: H01L33/06;H01L33/14;H01L33/32;H01L33/00
• 代理公司: 上海思微知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 智云

本發(fā)明公開了一種GaN基LED外延結(jié)構(gòu)及其制備方法，GaN基LED外延結(jié)構(gòu)包括：襯底、第一類型外延層、包括周期層疊的第一勢阱層和第一勢壘層的第一量子阱結(jié)構(gòu)層、包括周期層疊的第二勢阱層和第二勢壘層的第二量子阱結(jié)構(gòu)層、第二類型外延層，且所述第一勢阱層的帶隙大于所述第二勢阱層的帶隙。因在所述第二量子阱結(jié)構(gòu)層之前加入了第一量子阱結(jié)構(gòu)層，且在所述第一勢阱層的帶隙大于所述第二勢阱層的帶隙，所述第一量子阱結(jié)構(gòu)層可以阻擋空穴注入到除了第二量子阱結(jié)構(gòu)層之外的其他非發(fā)光區(qū)域，從而提高LED的內(nèi)量子效率，提升LED的亮度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體發(fā)光領(lǐng)域，特別是涉及一種GaN基LED外延結(jié)構(gòu)及其制備方法。

背景技術(shù)

發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，簡稱LED)是一種半導(dǎo)體固體發(fā)光器件，其利用半導(dǎo)體PN結(jié)作為發(fā)光材料，可以直接將電能轉(zhuǎn)換為光能。氮化鎵(GaN)基材料具有寬的直接帶隙、強(qiáng)化學(xué)鍵、耐高溫、抗腐蝕等優(yōu)良性能，現(xiàn)階段InGaN/GaN發(fā)光二極管被視為當(dāng)今最有潛力的發(fā)光源，正逐漸取代傳統(tǒng)的照明光源，越來越廣泛地應(yīng)用于全彩大屏幕顯示、LCD(Liquid Crystal Display，液晶顯示屏)背光源、信號燈、照明等領(lǐng)域。

然而，采用藍(lán)寶石基板的GaN基LED由于GaN和藍(lán)寶石基板之間存在較大的晶格失配度，導(dǎo)致GaN生長過程中存在大量的缺陷，在量子阱結(jié)構(gòu)層中會產(chǎn)生大量(密度高達(dá)1.0e8cm^-2)的V型坑(Pits)，而V型坑中存在空穴的側(cè)向注入，但空穴在V型坑中側(cè)向注入時不能全部注入到發(fā)光量子阱中，降低了空穴的有效注入效率，從而嚴(yán)重限制了GaN基LED發(fā)光效率的提升。

因此，針對上述技術(shù)問題，有必要提供一種GaN基LED外延結(jié)構(gòu)及其制備方法，以提高LED的亮度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種GaN基LED外延結(jié)構(gòu)及其制備方法，有利于空穴有效的注入到量子阱結(jié)構(gòu)的發(fā)光層中，提升LED的內(nèi)量子效率，進(jìn)而提高LED的亮度。

為達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明提供一種GaN基LED外延結(jié)構(gòu)，包括：

襯底；

第一類型外延層，位于所述襯底上；

第一量子阱結(jié)構(gòu)層，位于所述第一類型外延層上，所述第一量子阱結(jié)構(gòu)層包括周期層疊的第一勢阱層和第一勢壘層；

第二量子阱結(jié)構(gòu)層，位于所述第一量子阱結(jié)構(gòu)層上，所述第二量子阱結(jié)構(gòu)層包括周期層疊的第二勢阱層和第二勢壘層，且所述第一勢阱層的帶隙大于所述第二勢阱層的帶隙；以及

第二類型外延層，位于所述第二量子阱結(jié)構(gòu)層上。

進(jìn)一步的，在所述GaN基LED外延結(jié)構(gòu)中，所述第一勢阱層的材質(zhì)為包含In元素的三元或四元材料。

較佳的，在所述GaN基LED外延結(jié)構(gòu)中，所述第一勢阱層的材質(zhì)為InGaN，所述第一勢壘層的材質(zhì)為GaN、AlGaN和InAlGaN中的至少一種。

較佳的，在所述GaN基LED外延結(jié)構(gòu)中，所述第一勢阱層的厚度在0.1nm～4.0nm范圍之間，所述第一勢壘層的厚度在3.0nm～20.0nm范圍之間。

進(jìn)一步的，所述GaN基LED外延結(jié)構(gòu)還包括一成核層，所述成核層位于所述襯底和所述第一類型外延層之間。

進(jìn)一步的，在所述GaN基LED外延結(jié)構(gòu)中，所述第一類型外延層包括位于所述襯底上且自下至上層疊的未摻雜GaN層和N型GaN層。

進(jìn)一步的，所述GaN基LED外延結(jié)構(gòu)還包括淺量子阱超晶格結(jié)構(gòu)層，所述淺量子阱超晶格結(jié)構(gòu)層位于所述第一類型外延層和第一量子阱結(jié)構(gòu)層之間。