[實用新型]具有InGaN/GaN/AlGaN/GaN量子阱的LED外延薄膜

有效

• 申請號: 201921989929.6
• 申請日: 2019-11-18
• 公開（公告）號: CN212209532U
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 李國強;李媛;洪曉松;王文樑;邢志恒
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01L33/06
• 分類號: H01L33/06;H01L33/32;H01L33/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;馮振寧

本實用新型公開了具有InGaN/GaN/AlGaN/GaN量子阱的LED外延薄膜。所述LED外延薄膜包括n?GaN,依次生長在n?GaN上的MOCVD制備的InGaN/GaN/AlGaN/GaN量子阱、電子阻擋層、p?GaN層。本實用新型提出的高內量子效率近紫外LED外延薄膜具有結構簡單、效率高、可有效改善量子阱材料質量的特點，可廣泛應用于近紫外、藍光、黃綠光LED等領域。

技術領域

本實用新型涉及采用InGaN阱的LED領域，具體涉及具有InGaN/GaN/AlGaN/GaN量子阱的LED外延薄膜。

背景技術

隨著發光二極管(LED)技術的迅速發展，LED的發光波段從綠光到紫外光都已經被廣泛應用到商業產品上，近年來，短波長紫外LED(UV-LED)廣闊的應用前景不斷被人們發掘，吸引了許多人將研究重點向其轉移。紫外LED在白光固態照明、光學存儲、油墨印刷、水與空氣凈化、生物醫學、環境保護等領域應用廣泛。由于具有體積小、結構簡單、高速，波長可調、能量高，以及使用壽命長、節能、綠色環保等特點，紫外LED與紫外汞燈相比具有很多優點，很有希望取代現有的汞燈成為下一代的紫外光源，具有巨大的社會和經濟價值。

紫外光一共分為三個波段：UV-A(400-320nm)、UV-B(320-280nm)和 UV-C(280-200nm)波段。在紫外LED中，目前發展較為迅速的是采用InGaN作為阱的波長大于365nm的近紫外LED。近紫外LED的量子阱多采用多周期 InGaN/GaN結構，但由于GaN與InGaN的勢壘差異較小，GaN壘對載流子的限制能力較弱，因此量子阱中的載流子密度較低，不利于LED的輻射復合。為了解決載流子限制能力弱的問題，另一種常用的量子阱結構為InGaN/AlGaN結構。相較GaN壘，AlGaN壘具有更高的勢壘，對載流子的限制能力增強。但 InGaN/AlGaN結構同樣存在兩個難以解決的問題。一方面：AlGaN壘的自發極化和壓電極化明顯強于GaN壘，由于量子限制斯塔克效應(EQSE)的影響， InGaN/AlGaN量子阱價帶和導帶發生的彎曲程度更強，導致電子和空穴對在空間的分離程度較InGaN/GaN量子阱LED更嚴重。這樣一來，輻射復合概率和內量子效率降低，最終導致發光效率的減少；另一方面，由于InGaN和AlGaN的優化生長溫度差異較大(InGaN需要低于800℃的低溫生長，而AlGaN大多需要高于900℃的高溫生長)，采用InGaN/AlGaN結構生長的量子阱缺陷較多，而量子阱中的缺陷將作為非輻射復合中心使近紫外LED的內量子效率急劇下降。設計一種新的量子阱結構并改善量子阱的材料質量從而提高近紫外LED的內量子效率是目前亟待解決的難題。

實用新型內容

為了克服現有技術的上述缺點與不足，本實用新型的目的在于提供具有 InGaN/GaN/AlGaN/GaN量子阱的LED外延薄膜，該LED外延薄膜具有量子阱缺陷密度低、內量子效率高等優點，可廣泛應用于近紫外、藍光、黃綠光LED 等領域。

實現本實用新型的目的可以通過采取如下之一技術方案達到。

具有InGaN/GaN/AlGaN/GaN量子阱的LED外延薄膜，包括由下至上的 n-GaN、InGaN/GaN/AlGaN/GaN量子阱、電子阻擋層和p-GaN。

進一步地，所述InGaN/GaN/AlGaN/GaN量子阱的周期數為1～10，每個周期的厚度為1～4nm InGaN/1～3nm GaN/3～10nm AlGaN/1～3nm GaN,其中第一個量子阱的InGaN阱前以一個3～10nm AlGaN/1～3nm GaN壘開始，最后一個量子阱的InGaN阱后以一個1～3nmGaN/3～10nm AlGaN壘結束。

進一步地，所述InGaN/GaN/AlGaN/GaN量子阱的InGaN阱的生長溫度為 700～900℃，GaN壘的生長溫度與InGaN阱保持一致，AlGaN壘的生長溫度為 800～1000℃。