[發明專利]一種LED外延結構及生長方法

在審

• 申請號: 202011308870.7
• 申請日: 2020-11-20
• 公開（公告）號: CN112436076A
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 馮磊;徐平;黃勝藍
• 申請（專利權）人: 湘能華磊光電股份有限公司
• 主分類號: H01L33/06
• 分類號: H01L33/06;H01L33/00;H01L33/12;H01L33/32;C23C16/34
• 代理公司: 長沙七源專利代理事務所(普通合伙) 43214
• 代理人: 周曉艷;張勇

本發明公開一種LED外延結構，包括襯底以及依次層疊設置在襯底上的第一半導體層、發光層和復合層；復合層包括依次層疊的第二半導體層、超晶格層和保護層；超晶格層包括至少一個超晶格單體；超晶格單體包括依次層疊設置的InGaN層、連接層和Mg₃N₂層。本發明通過Mg₃N₂層提高Mg原子濃度，使得空穴的濃度提高，InGaN層能提高空穴的傳導效率，加速空穴的移動速率，使得空穴能快速到達發光層與電子復合，連接層能穩固連接InGaN層和Mg₃N₂層，結構緊湊。本發明還公開了一種LED外延結構的生長方法，包括在襯底上依次生長第一半導體層、發光層和復合層；本發明的生長方法能提高空穴濃度，從而大大提升空穴和電子的復合效率。

技術領域

本發明涉及LED技術領域，具體涉及一種LED外延結構及生長方法。

背景技術

LED是一種用于照明的半導體，其因體積小、耗電量低、使用壽命長、亮度高、環保和耐用等優點被廣大消費者認可。

而傳統的LED中，N型GaN層能向發光層提供電子，P型GaN層向發光層提供空穴，空穴和電子在發光層復合后以光子的形式輸出，進而實現發光，但傳統的P型GaN層中，Mg原子的激活效率較低，即Mg原子能夠電離產生的空穴個數為總的Mg原子個數的1％左右，使得發光層中空穴的濃度不足，電子和空穴的復合效率低下，導致LED發光效果不良。

綜上所述，急需一種發光效果好的LED外延結構及生長方法以解決現有技術中存在的問題。

發明內容

本發明目的在于提供一種發光效果好的LED外延結構及生長方法，具體技術方案如下：

一種LED外延結構，包括襯底以及依次層疊設置在襯底上的第一半導體層、發光層和復合層；所述復合層包括依次層疊的第二半導體層、超晶格層和保護層；所述第二半導體層設置在發光層上；所述超晶格層包括至少一個超晶格單體；所述超晶格單體包括依次層疊設置的InGaN層、連接層和Mg₃N₂層；所述InGaN層位于靠近第二半導體層的一側，所述保護層設置在超晶格層上。

以上技術方案優選的，所述保護層為P型GaN層。

以上技術方案優選的，所述保護層上還依次層疊設有ITO層和絕緣層。

以上技術方案優選的，所述超晶格層包括多個層疊設置的超晶格單體，所述超晶格層的厚度為75-150nm。

以上技術方案優選的，所述發光層包括發光工作層和至少一個發光單體；所述發光單體包括層疊設置的In_xGa_(1-x)N層和SiGaN層，其中x＝0.1-0.3，所述In_xGa_(1-x)N層位于靠近第一半導體層的一側；所述發光工作層設置在發光單體上。

本發明還公開了一種LED外延結構的生長方法，包括如下步驟；

步驟一：在襯底上生長第一半導體層；

步驟二：在第一半導體層生長發光層；

步驟三：在發光層上生長復合層；

所述步驟三中，所述復合層包括依次層疊的第二半導體層、超晶格層和保護層；所述第二半導體層生長在發光層上；所述超晶格層包括至少一個超晶格單體；所述超晶格單體包括依次生長的InGaN層、連接層和Mg₃N₂層；所述InGaN層生長在靠近第二半導體層的一側，所述保護層生長在超晶格層上。

以上技術方案優選的，所述步驟三中，所述超晶格層包括多個層疊生長的超晶格單體，超晶格單體的個數為15-30個。