[發(fā)明專利]量子阱層制備方法、LED外延層及LED芯片

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010968484.4
• 申請(qǐng)日: 2020-09-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113451453B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-12-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李兵兵;黃國(guó)棟;黃嘉宏;林雅雯;楊順貴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶康佳光電技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號(hào): H01L33/00
• 分類號(hào): H01L33/00;H01L33/12;H01L33/06;H01L33/32
• 代理公司: 深圳鼎合誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44281
• 代理人: 李發(fā)兵

本發(fā)明涉及一種量子阱層制備方法、LED外延層及LED芯片。量子阱層的制備分為兩個(gè)階段，在第一階段生長(zhǎng)流程中，n次循環(huán)交替生長(zhǎng)第一勢(shì)壘層與第一勢(shì)阱層。在第二生長(zhǎng)階段中，在第二勢(shì)壘層與第二勢(shì)阱層中插入壓應(yīng)力緩解中間層，并m次交替循環(huán)生長(zhǎng)第二勢(shì)壘層、壓應(yīng)力緩解中間層與第二勢(shì)阱層。通過(guò)壓應(yīng)力緩解中間層，可有效緩解量子阱層中的壓應(yīng)力，降低壓電極化效應(yīng)，提高電子空穴波函數(shù)的交疊，并將電子空穴有效地限制在量子阱中，提高空穴分布均勻性，進(jìn)而提高電子空穴的復(fù)合效率。所以基于上述量子阱層制備方法，可以有效提升LED芯片的內(nèi)量子效率，增大基于該量子阱層的LED芯片的發(fā)光亮度，降低大電流下的效率衰減，增強(qiáng)LED芯片的品質(zhì)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及LED(Light Emitting Diode，發(fā)光二極管)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種量子阱層制備方法、LED外延層及LED芯片。

背景技術(shù)

近年來(lái)，GaN(氮化鎵)基LED芯片由于其高可靠性、高性價(jià)比以及高效率而吸引力人們的廣泛注意，并被廣泛應(yīng)用于各行業(yè)，尤其是具有InGaN(銦鎵氮)多量子阱的LED芯片，因?yàn)槠湔宫F(xiàn)出了很寬的發(fā)光波長(zhǎng)，所以在全彩顯示方面有著巨大的應(yīng)用前景。然而，目前的LED芯片存在內(nèi)量子效率不高的問(wèn)題，這嚴(yán)重制約了LED芯片的品質(zhì)。

因此，如何提升LED芯片內(nèi)量子效率是亟需解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述相關(guān)技術(shù)的不足，本申請(qǐng)的目的在于提供一種量子阱層制備方法、LED外延層及LED芯片，旨在解決相關(guān)技術(shù)中LED芯片內(nèi)量子效率不高，LED芯片品質(zhì)不佳的問(wèn)題。

本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N量子阱層制備方法，包括依次執(zhí)行第一階段生長(zhǎng)流程與第二階段生長(zhǎng)流程；

第一階段生長(zhǎng)流程包括：循環(huán)交替生長(zhǎng)第一勢(shì)壘層與第一勢(shì)阱層，循環(huán)交替的次數(shù)為n；

第二階段生長(zhǎng)流程包括：循環(huán)交替生長(zhǎng)第二勢(shì)壘層、壓應(yīng)力緩解中間層與第二勢(shì)阱層，循環(huán)交替的次數(shù)為m；n與m均為大于1的整數(shù)。

上述量子阱層制備方法中，將量子阱層的制備分為兩個(gè)階段，在第一階段生長(zhǎng)流程中，n次循環(huán)交替生長(zhǎng)第一勢(shì)壘層與第一勢(shì)阱層。在第二生長(zhǎng)階段中，在第二勢(shì)壘層與第二勢(shì)阱層中插入壓應(yīng)力緩解中間層，并m次交替循環(huán)生長(zhǎng)第二勢(shì)壘層、壓應(yīng)力緩解中間層與第二勢(shì)阱層。通過(guò)壓應(yīng)力緩解中間層，可有效緩解量子阱層中的壓應(yīng)力，降低壓電極化效應(yīng)，提高電子空穴波函數(shù)的交疊，并將電子空穴有效地限制在量子阱中，提高空穴分布均勻性，進(jìn)而提高電子空穴的復(fù)合效率。所以基于上述量子阱層制備方法，可以有效提升LED芯片的內(nèi)量子效率，增大基于該量子阱層的LED芯片的發(fā)光亮度，降低大電流下的效率衰減，增強(qiáng)LED芯片的品質(zhì)。

可選地，勢(shì)壘層的材質(zhì)包括GaN，勢(shì)阱層的材質(zhì)包括InGaN，壓應(yīng)力緩解中間層的材質(zhì)包括AlGaN(鋁鎵氮)。

可選地，生長(zhǎng)第一勢(shì)壘層包括：

在第一溫度下生長(zhǎng)第一GaN層；

在第二溫度下生長(zhǎng)第二GaN層；

在第三溫度下生長(zhǎng)第三GaN層；第二溫度高于第一溫度與第三溫度，且第二溫度高于第二勢(shì)壘層的生長(zhǎng)溫度。

上述量子阱層制備方法中，生長(zhǎng)第二GaN層的溫度高于第二勢(shì)壘層的生長(zhǎng)溫度，所以，相較于生長(zhǎng)第二勢(shì)壘層，生長(zhǎng)第二GaN層時(shí)，適當(dāng)提高了生長(zhǎng)溫度，這樣可提高阱壘層的界面質(zhì)量，降低In(銦)的偏聚，降低非輻射復(fù)合，提高輻射復(fù)合效率，提升LED芯片的內(nèi)量子效率。而且第一溫度、第三溫度均低于第二溫度，即在生長(zhǎng)第一勢(shì)壘層的三個(gè)GaN層時(shí)，溫度是逐漸上升后再逐漸降低的，這有利于實(shí)現(xiàn)生長(zhǎng)溫度的過(guò)渡，提升量子阱層的生長(zhǎng)質(zhì)量。

可選地，第二階段生長(zhǎng)流程包括：循環(huán)交替生長(zhǎng)第一溫度過(guò)渡層、第二勢(shì)壘層、壓應(yīng)力緩解中間層、第一溫度過(guò)渡層與第二勢(shì)阱層。