[發明專利]一種新型氮化物發光二極管

在審

• 申請號: 201910032651.1
• 申請日: 2019-01-14
• 公開（公告）號: CN109755364A
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 顧偉
• 申請（專利權）人: 江西兆馳半導體有限公司
• 主分類號: H01L33/14
• 分類號: H01L33/14;B82Y40/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種新型氮化物發光二極管，包括襯底，以及依次位于襯底上的緩沖層、非摻雜氮化物層、n型氮化物層、有源層、電子阻擋層和p型氮化物層；其中：所述p型氮化物層包括依次位于電子阻擋層上的空穴注入層、空穴擴散層和p型接觸層，所述電子阻擋層為厚度1~10 nm的AlN。本發明的優點在于：采用帶隙寬度大（6.2eV）且厚度?。?~10 nm）的氮化鋁電子阻擋層，可有效防止電子從有源層向p型氮化物層溢流，氮化鋁電子阻擋層的厚度薄，可避免阻礙空穴從p型氮化物層向有源層遷移；同時在空穴注入層和p型接觸層之間插入10~50 nm厚的p型Al_xIn_yGa_1?x?yN作為空穴擴散層，其帶隙寬度大于p型接觸層和空穴注入層的帶隙寬度，可以提高p型氮化物層中空穴的側向擴展能力。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，尤其涉及一種新型氮化物發光二極管。

背景技術

發光二極管（Light emitting diodes，LED）是一種電致發光器件，具有節能、環保、安全、壽命長、功耗低、亮度高、防水、微型、光束集中、維護簡便等優點，被廣泛應用在交通信號燈、路燈以及大面積顯示等領域。特別是近年來氮化物發光二極管的快速發展，使以藍光發光二極管為基礎的白光照明更成為目前的研究熱點。

傳統的發光二極管的基本外延結構包括緩沖層、非摻雜氮化物層、n型氮化物層、有源層和p型氮化物層。通過在發光二極管兩端加載正向電壓，n型氮化物層提供的電子和p型氮化物層提供的空穴在有源層中復合產生光子，從而將電能轉化為光能。在現今的氮化物發光二極管中，電子的遷移率比空穴的遷移率快10倍以上，當二極管處于工作狀態時，電子很容易從n型氮化物層快速的穿越過有源層，而溢流到p型氮化物層，失去與空穴在有源層中復合的機會。目前，多數氮化物發光二極管的外延結構采取在有源層與p型氮化物層之間設置氮化鋁鎵電子阻擋層（一般為厚度10~50 nm的AlGaN，其中Al的組分在0.2~0.6），以減少電子溢流的問題。為了提高氮化鋁鎵電子阻擋層對電子的阻擋能力，需要提高氮化鋁鎵電子阻擋層中鋁組分的含量或增加氮化鋁鎵電子阻擋層的厚度，鋁組分較高或厚度較厚的氮化鋁鎵電子阻擋層除了能減少有源層中電子溢流到p型氮化物層的問題，還能增加p型氮化物層中空穴的側向擴展能力，從而提高空穴注入到有源層中的均勻性，有助于提高發光二極管的發光效率。然而氮化鋁鎵電子阻擋層的鋁組分過高或厚度過厚，將導致材料間極化效應和應力作用增大，從而產生一個過高的價帶勢壘，阻礙空穴從p型氮化物層向有源層遷移，降低空穴注入到有源層的效率，使氮化物發光二極管的發光效率下降，存在不足。

發明內容

（一）解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種新型氮化物發光二極管，解決了現有技術中，由于氮化鋁鎵電子阻擋層的鋁組分過高或厚度過厚，引起的空穴注入到有源層的效率偏低，而導致發光二極管發光效率下降的問題。

（二）技術方案

為實現所述目的，本發明提供如下技術方案：一種新型氮化物發光二極管，包括襯底，以及依次位于襯底上的緩沖層、非摻雜氮化物層、n型氮化物層、有源層、電子阻擋層和p型氮化物層；其中：所述p型氮化物層包括依次位于電子阻擋層上的空穴注入層、空穴擴散層和p型接觸層，所述電子阻擋層為厚度1~10 nm的AlN，所述空穴擴散層為厚度10~50 nm的p型Al_xIn_yGa_1-x-yN，其中0.05≤x≤0.5、0≤y≤0.03。

其中：所述空穴注入層為厚度10~50 nm的p型GaN，Mg的摻雜濃度為5E19~5E20cm^-3。

其中：所述空穴擴散層中Mg的摻雜濃度為3E18~3E19cm^-3。

其中：所述p型接觸層為厚度6~60 nm的p型GaN，Mg的摻雜濃度為5E19~2E21cm^-3。