[發明專利]一種多量子阱層、LED外延結構及其制備方法

在審

• 申請號: 201810373165.1
• 申請日: 2018-04-24
• 公開（公告）號: CN108682719A
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 李國強
• 申請（專利權）人: 河源市眾拓光電科技有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/06;H01L33/12;H01L33/14
• 代理公司: 廣州市越秀區哲力專利商標事務所(普通合伙) 44288
• 代理人: 郭佳利;郭裕彬

本發明公開了一種多量子阱層，由x個InGaN量子阱層與(x+1)個GaN量子壘層交替層疊組成，x≥1；InGaN量子阱層的In組分所占摩爾比例為10％?20％；第1個GaN量子壘層的硅摻雜濃度為5×10¹⁷?1×10¹⁹cm^?3，第2個GaN量子壘層的硅摻雜濃度為第1個GaN量子壘層的硅摻雜濃度的y倍，第i個GaN量子壘層的硅摻雜濃度為第1個GaN量子壘層硅摻雜濃度的y^i?1倍，0.5＜y＜1，1＜i≤x，第(x+1)個GaN量子壘層的硅摻雜濃度為0。本發明還公開了LED外延結構及其制備方法。本發明的多量子阱層具有漸變硅摻雜量子壘，在不使材料質量進一步惡化的前提下，能夠增大量子阱內電子濃度以及調控量子阱內發光區域，從而提升LED的發光強度并改善發光波長均勻性。

技術領域

本發明屬于半導體技術領域，涉及一種LED外延結構，尤其涉及一種具有漸變硅摻雜量子壘的InGaN/GaN多量子阱層、LED外延結構及其制備方法。

背景技術

發光二極管(LED)具有高效、節能、安全、環保、壽命長等特點，已被廣泛應用于諸多領域，以其為代表的半導體照明技術引領了第三代照明革命。然而，面對半導體照明市場對高性能發光器件的需求，LED技術目前仍面臨兩個亟待解決的問題：第一，發光有源區中的極化電場產生的量子束縛斯塔克效應，影響了載流子在量子阱內的輻射復合，降低了LED的發光強度；第二，LED的傳統結構存在量子阱內多阱發光現象，導致器件發光波長不一致，波長均勻性較差。以上兩點限制了LED在特殊領域如通信、軍工等的應用，也限制了高性能、大功率LED器件性能的進一步提升。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明的目的之一在于提供一種多量子阱層，它具有漸變硅摻雜量子壘，在不使材料質量進一步惡化的前提下，能夠增大量子阱內電子濃度以及調控量子阱內發光區域，從而提升LED的發光強度并改善發光波長均勻性。

本發明的目的之二在于提供一種包括上述多量子阱層的LED外延結構。

本發明的目的之三在于提供一種包括上述LED外延結構的制備方法。

本發明的目的之一采用如下技術方案實現：

一種多量子阱層，其特征在于，由x個InGaN量子阱層與(x+1)個GaN量子壘層交替層疊組成，x≥1；InGaN量子阱層的In組分所占摩爾比例為10％-20％；第1個GaN量子壘層的硅摻雜濃度為5×10¹⁷-1×10¹⁹cm^-3，第2個GaN量子壘層的硅摻雜濃度為第1個GaN量子壘層的硅摻雜濃度的y倍，第i個GaN量子壘層的硅摻雜濃度為第1個GaN量子壘層硅摻雜濃度的y^i-1倍，0.5＜y＜1，1＜i≤x，第(x+1)個GaN量子壘層的硅摻雜濃度為0。

進一步地，所述InGaN量子阱層的厚度為3-5nm，所述GaN量子壘層的厚度為10-15nm。

本發明的目的之二采用如下技術方案實現：

一種LED外延結構，其特征在于，其包括Si襯底，在Si襯底上依次生長出AlN緩沖層、AlGaN緩沖層、u-GaN層、n-GaN層、本發明的目的之一所述的多量子阱層、電子阻擋層及p-GaN層。

進一步地，所述AlN緩沖層厚度為1-200nm，所述AlGaN緩沖層的厚度為500-700nm，所述u-GaN層的厚度為600-800nm。

進一步地，所述n-GaN層的厚度為2.0-2.5μm，Si摻雜濃度為5×10¹⁸-1×10²⁰cm^-3。