[發明專利]一種發光二極管外延片及其制備方法

在審

• 申請號: 201811527613.5
• 申請日: 2018-12-13
• 公開（公告）號: CN109786512A
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 郭炳磊;王群;葛永暉;呂蒙普;李鵬
• 申請（專利權）人: 華燦光電（浙江）有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/02;H01L33/14;H01L33/26
• 代理公司: 北京三高永信知識產權代理有限責任公司 11138
• 代理人: 徐立

本發明公開了一種發光二極管外延片及其制備方法，屬于半導體技術領域。所述發光二極管外延片包括襯底、N型半導體層、有源層、電子阻擋層和P型半導體層，所述N型半導體層、所述有源層、所述電子阻擋層和所述P型半導體層依次層疊在所述襯底上，所述發光二極管外延片還包括多個插入層，每個所述插入層的材料采用二維納米材料MoS₂，所述多個插入層間隔設置在所述有源層和所述P型半導體層之間。本發明通過在有源層和P型半導體層之間間隔設置多個插入層，每個插入層的材料采用二維納米材料MoS₂，可以增強對電子的限制能力，提高空穴的有效注入，有利于提高有源層中電子和空穴的復合效率，最終提升整個發光二極管的發光效率。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別涉及一種發光二極管外延片及其制備方法。

背景技術

發光二極管(英文：Light Emitting Diode，簡稱：LED)是一種能發光的半導體電子元件。氮化鎵(GaN)具有良好的熱導性能，同時具有耐高溫、耐酸堿、高硬度等優良特性，使氮化鎵(GaN)基LED受到越來越多的關注和研究。

外延片是LED制備過程中的初級成品。現有的LED外延片包括襯底、N型半導體層、有源層和P型半導體層，N型半導體層、有源層和P型半導體層依次層疊在襯底上。襯底用于為外延材料提供生長表面，N型半導體層用于提供進行復合發光的電子，P型半導體層用于提供進行復合發光的空穴，有源層用于進行電子和空穴的輻射復合發光。

N型半導體提供的電子數量遠大于P型半導體層的空穴數量，加上電子的體積遠小于空穴的體積，導致注入有源層中的電子數量遠大于空穴數量。為了避免N型半導體層提供的電子遷移到P型半導體層中與空穴進行非輻射復合，通常會在有源層和P型半導體層之間設置電子阻擋層，對電子的躍遷起到阻擋作用，抑制電子溢流。

在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下問題：

電子阻擋層的材料采用高鋁組分的氮化鋁鎵。由于氮化鎵晶體質量的好壞與摻入雜質的多少負相關，因此電子阻擋層中較高的鋁組分會導致氮化鎵的晶體質量較差，缺陷密度較高，限制空穴的有效注入，影響有源層中電子和空穴的復合效率，最終降低發光二極管的發光效率。

發明內容

本發明實施例提供了一種發光二極管外延片及其制備方法，能夠解決現有技術限制空穴有效注入，降低發光二極管發光效率的問題。所述技術方案如下：

一方面，本發明實施例提供了一種發光二極管外延片，所述發光二極管外延片包括襯底、N型半導體層、有源層、電子阻擋層和P型半導體層，所述N型半導體層、所述有源層、所述電子阻擋層和所述P型半導體層依次層疊在所述襯底上，所述發光二極管外延片還包括多個插入層，每個所述插入層的材料采用二維納米材料MoS₂，所述多個插入層間隔設置在所述有源層和所述P型半導體層之間。

可選地，每個所述插入層的厚度為0.3nm～2nm。

優選地，位于各個所述插入層兩側的電子阻擋層的厚度為所述插入層的厚度的15倍～20倍。

更優選地，所述多個插入層的數量為3個～10個。

可選地，最靠近所述有源層的插入層與相鄰的電子阻擋層的厚度比、最靠近所述P型半導體層的插入層與相鄰的電子阻擋層的厚度比中的至少一個，為各個所述插入層與相鄰的電子阻擋層的厚度比中的最大值。

另一方面，本發明實施例提供了一種發光二極管外延片的制備方法，所述制備方法包括：

提供一襯底；

在所述襯底上依次生長N型半導體層、有源層、電子阻擋層和P型半導體層，并在所述有源層和所述P型半導體層之間間隔設置多個插入層，每個所述插入層的材料采用二維納米材料MoS₂。