[實用新型]一種AlInGaN基發光二極管

有效

• 申請號: 201920907952.X
• 申請日: 2019-06-17
• 公開（公告）號: CN209993614U
• 公開（公告）日: 2020-01-24
• 發明（設計）人: 全知覺;劉軍林;張建立;江風益;莫春蘭;鄭暢達;王小蘭
• 申請（專利權）人: 南昌大學;南昌硅基半導體科技有限公司
• 主分類號: H01L33/14
• 分類號: H01L33/14;H01L33/24;H01L33/32
• 代理公司: 36100 江西省專利事務所
• 代理人: 張文

本實用新型公開了一種AlInGaN基發光二極管，從下至上依次包括：N型AlInGaN層、具有V坑的AlInGaN超晶格層、n區空穴阻擋層、AlInGaN基有源層、P型AlInGaN層，其特征在于：所述P型AlInGaN層中含有p區空穴阻擋層；所述n區空穴阻擋層僅形成于所述具有V坑的AlInGaN超晶格層的V坑側壁，禁帶寬度大于n區空穴阻擋層兩側半導體層；所述AlInGaN基有源層表面上具有V坑和連接所述V坑的平面區，所述P型AlInGaN層形成于所述平面區的上面并填充所述V型缺陷，所述p區空穴阻擋層僅位于所述平面區的上面，禁帶寬度大于p區空穴阻擋層兩側半導體層。本實用新型采用高鋁組分的空穴阻擋層，使空穴和電子集中在平面區復合發光，大大地提高了發光效率。

技術領域

本實用新型涉及發光二極管領域，尤其是涉及一種AlInGaN基發光二極管。

背景技術

氮化物LED普遍存在較大工作電流密度下，發光效率隨電流的增大而減小的現象，這一現象被稱為“效率Droop效應”。產生Droop效應的原因在學術界依然存在爭議，但主要包括電子泄漏、電子空穴不匹配、俄歇復合等幾種。大量研究表明，電子泄漏和電子空穴不匹配的主要原因是氮化物LED的P型載流子(空穴)不足以及在多量子阱中分布嚴重不均勻。由于空穴濃度低于電子濃度，因此改善空穴輸運并使空穴更為均勻的分布于多量子阱中將直接影響到空穴與電子的匹配，對于LED的發光效率具有顯著影響。近年來提出了利用量子阱區域的V型缺陷，雖可以提高空穴的注入效率，并在非V型缺陷區域也有一定的空穴注入，但這部分注入區域的注入效率低下。

授權公告號為CN105742423B的中國專利公開了一種發光二極管，其有源層的表面上具有V型缺陷和連接所述V型缺陷的平面區，所述n型氮化物插入層僅位于所述平面區，所述p型氮化物層形成于所述平面區并填充所述V型缺陷，所述平面區的p型電子阻擋層、n型氮化物插入層和p型氮化物層構成P-N-P結構，當注入電流時促使空穴全部從所述V型缺陷處注入所述有源層。在此發明中，當越多空穴從側壁注入有源層時，則不可避免地會使更多的空穴穿越有源層泄漏進入超晶格層和n型氮化物層，從而導致進入有源層參與輻射發光的空穴數量減少。同時由于n型氮化物插入層中中存在電子，電子會進入到所述p型氮化物層與空穴復合，使空穴數量減少，降低發光效率。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種能大大地提高發光效率的AlInGaN基發光二極管，是在超晶格層V坑側壁與有源層之間設置高勢壘的n區空穴阻擋層，使電子全部從平面區域進入有源層，并在V型缺陷處阻擋空穴使空穴橫向注入有源層平面區；同時在平面區設置高勢壘的p區空穴阻擋層，使空穴從V型缺陷處注入有源層，并在平面區阻擋電子使電子留在有源層。

本實用新型的目的是這樣實現的：

一種AlInGaN基發光二極管，從下至上依次包括： N型AlInGaN層、具有V坑的AlInGaN超晶格層、n區空穴阻擋層、AlInGaN基有源層、P型AlInGaN層，其特征在于：所述P型AlInGaN層中含有p區空穴阻擋層；所述n區空穴阻擋層僅形成于所述具有V坑的AlInGaN超晶格層的V坑側壁，禁帶寬度大于n區空穴阻擋層兩側的半導體層；所述AlInGaN基有源層的表面上具有V坑和連接所述V坑的平面區，所述P型AlInGaN層形成于所述平面區的上面并填充所述V型缺陷，所述p區空穴阻擋層僅位于所述平面區的上面，p區空穴阻擋層的禁帶寬度大于p區空穴阻擋層兩側的半導體層。

所述n區空穴阻擋層形成高勢壘，使電子全部從所述平面區域進入AlInGaN基有源層，并在V型缺陷處阻擋空穴使空穴橫向注入AlInGaN基有源層平面區；所述P區空穴阻擋層形成高勢壘，使空穴從所述V型缺陷處注入AlInGaN基有源層，并在平面區阻擋電子使電子留在AlInGaN基有源層。

注入的空穴在所述有源層中橫向遷移。

優選地，所述n區空穴阻擋層的材質為Al_xGa_1-xN， 0.2≤x≤1，厚度為10-100nm，非故意摻雜。