[發(fā)明專利]發(fā)光二極管和發(fā)光二極管制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911119307.2
• 申請(qǐng)日: 2019-11-15
• 公開（公告）號(hào): CN110854246B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王晟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蕪湖德豪潤達(dá)光電科技有限公司
• 主分類號(hào): H01L33/06
• 分類號(hào): H01L33/06;H01L33/32;H01L33/00
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 石慧

本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N發(fā)光二極管和發(fā)光二極管制備方法。每個(gè)子層結(jié)構(gòu)包括第一量子阱結(jié)構(gòu)以及多個(gè)第二量子阱結(jié)構(gòu)。第一量子阱結(jié)構(gòu)替換傳統(tǒng)的量子壘層結(jié)構(gòu)。多個(gè)第二量子阱結(jié)構(gòu)設(shè)置于第一量子阱結(jié)構(gòu)，形成更深層次的量子阱結(jié)構(gòu)。并且，每個(gè)第二量子阱結(jié)構(gòu)的厚度小于第一量子阱結(jié)構(gòu)的厚度，使得第二量子阱結(jié)構(gòu)相比于第一量子阱結(jié)構(gòu)形成窄的量子阱結(jié)構(gòu)。此時(shí)，將傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的量子壘替換為所述第一量子阱結(jié)構(gòu)。通過多個(gè)第二量子阱結(jié)構(gòu)使得多量子阱層中形成多個(gè)子層深窄多量子阱結(jié)構(gòu)，相比于傳統(tǒng)的量子阱變得更深，使得量子阱對(duì)電子和空穴的限制能力更好，減小發(fā)光波長的半寬，產(chǎn)生波色更純的、發(fā)光強(qiáng)度更強(qiáng)的指定波段。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種發(fā)光二極管和發(fā)光二極管制備方法。

背景技術(shù)

發(fā)光二極管(Light-Emitting Diode，LED)是一種能把電能轉(zhuǎn)化成光能的半導(dǎo)體電子元件。因具有體積小、能耗低、壽命長、驅(qū)動(dòng)電壓低等優(yōu)點(diǎn)而倍受歡迎，目前廣泛用于交通信號(hào)燈、汽車內(nèi)外燈、城市景觀照明、手機(jī)背光源等領(lǐng)域。外延片是制備發(fā)光二極管的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的發(fā)光二極管外延片的結(jié)構(gòu)包括襯底以及依次生長在襯底上的低溫緩沖層、未摻雜的GaN層、N型GaN層、多量子阱層、和P型GaN層。其中，多量子阱層包括交替生長的InGaN阱層和GaN壘層，在電流的作用下，N型GaN層中的電子與P型GaN層中的空穴均會(huì)遷移至多量子阱層中并進(jìn)行復(fù)合發(fā)光。

然而，由于電子具有較小的有效質(zhì)量和較高的遷移率，電子可以輕易的越過GaN勢(shì)壘，到達(dá)P型層與空穴發(fā)生非輻射復(fù)合，空穴的濃度和注入效率降低，使得發(fā)光二極管的發(fā)光效率降低。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要針對(duì)傳統(tǒng)的發(fā)光二極管外延片中空穴的濃度和注入效率降低導(dǎo)致的發(fā)光效率降低的問題，提供一種發(fā)光二極管和發(fā)光二極管制備方法。

本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N發(fā)光二極管包括襯底、緩沖層、氮化鎵層、N型半導(dǎo)體層、多量子阱層以及P型半導(dǎo)體層。所述緩沖層、所述氮化鎵層、所述N型半導(dǎo)體層以及所述P型半導(dǎo)體層在所述襯底表面依次層疊設(shè)置。所述多量子阱層層疊設(shè)置于所述N型半導(dǎo)體層與所述P型半導(dǎo)體層之間。所述多量子阱層包括至少一個(gè)子層結(jié)構(gòu)。所述子層結(jié)構(gòu)設(shè)置于所述N型半導(dǎo)體層遠(yuǎn)離所述氮化鎵層的表面。每個(gè)所述子層結(jié)構(gòu)包括第一量子阱結(jié)構(gòu)以及多個(gè)第二量子阱結(jié)構(gòu)，所述第一量子阱結(jié)構(gòu)設(shè)置于所述N型半導(dǎo)體層遠(yuǎn)離所述氮化鎵層的表面，所述多個(gè)第二量子阱結(jié)構(gòu)依次設(shè)置于所述第一量子阱結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)離所述N型半導(dǎo)體層的表面，且每個(gè)所述第二量子阱結(jié)構(gòu)的厚度小于所述第一量子阱結(jié)構(gòu)的厚度。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述第一量子阱結(jié)構(gòu)包括量子壘層。所述量子壘層設(shè)置于所述N型半導(dǎo)體層遠(yuǎn)離所述氮化鎵層的表面。所述第一勢(shì)阱層設(shè)置于所述量子壘層遠(yuǎn)離所述N型半導(dǎo)體層的表面。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述量子壘層為Al_mIn_nGa_1-m-nN，其中0m0.6，0n0.2。所述第一勢(shì)阱層為In_xGa_1-xN，其中0.2x0.22。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述量子壘層的厚度為100nm～140nm。所述第一勢(shì)阱層的厚度為2nm～6nm。

在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)所述第二量子阱結(jié)構(gòu)包括第一勢(shì)壘層以及第二勢(shì)阱層。所述第一勢(shì)壘層設(shè)置于所述第一勢(shì)阱層遠(yuǎn)離所述量子壘層的表面。所述第二勢(shì)阱層設(shè)置于所述第一勢(shì)壘層遠(yuǎn)離所述第一勢(shì)阱層的表面。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述第一勢(shì)壘層為In_yGa_1-yN，其中0y0.1。所述第二勢(shì)阱層為In_xGa_1-xN，其中0.2x0.22。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述第一勢(shì)壘層的厚度為4nm～8nm。所述第二勢(shì)阱層的厚度為2nm～6nm。

在一個(gè)實(shí)施例中，一種發(fā)光二極管制備方法包括：