[發明專利]一種具有雙量子阱臂結構電子阻擋層的LED

有效

• 申請號: 202110309127.1
• 申請日: 2021-03-23
• 公開（公告）號: CN112802935B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 王俊;李由;胡洋;儲政勇;謝峰
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第三十八研究所
• 主分類號: H01L33/14
• 分類號: H01L33/14;H01L33/06
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 丁瑞瑞

本發明公開了一種具有雙量子阱臂結構電子阻擋層的LED，包括襯底、GaN緩沖層、未摻雜GaN層、n型GaN層、多量子阱發光層、電子阻擋層與p型GaN層，所述GaN緩沖層、未摻雜GaN層、n型GaN層、多量子阱發光層、電子阻擋層與p型GaN層依次生長在襯底上，所述電子阻擋層為雙量子阱臂結構，所述電子阻擋層自下而上依次包括AlxGa1?xN勢壘層、AlyGa1?yN量子阱層、AlxGa1?xN勢壘層、GaN勢阱層、AlxGa1?xN勢壘層、AlzGa1?zN量子阱層與AlxGa1?xN勢壘層；本發明的優點在于：能夠減弱引入電子阻擋層造成的有害極化效應，提高空穴的注入效率。

技術領域

本發明涉及半導體光電子器件技術領域，更具體涉及一種具有雙量子阱臂結構電子阻擋層的LED。

背景技術

發光二極管LED具有光電轉換效率高、使用壽命長、易于集成、驅動電壓低等優點，被廣泛應用于照明、顯示屏、指示信號等各個領域。目前發達國家照明用電占總發電量的20％，發展中國家在10-15％，欠發達國家和地區在5％，具有替代白熾燈成為新一代照明光源的潛力。

對于GaN基帶隙半導體材料，其發光光譜涵蓋了從深紫外到中紅外的整個波段，這一優勢使GaN材料比其他半導體材料在照明領域具有更大的發展潛力和更廣闊的應用空間。

雖然GaN基LED目前已經大規模產業化生產，但是仍然存在著發光效率低下的問題，這是因為GaN基材料本身存在自發極化效應和壓電極化效應，極化效應產生的極化電場致使多量子阱結構的能帶發生形變進而產生量子限制斯塔克效應，隨著驅動電流增加，器件內部漏電流變得嚴重，導致內量子效率降低。

傳統的LED結構采用AlGaN電子阻擋層來降低器件的漏電流，而采用單一的AlGaN電子阻擋層對電子的阻擋能力不足，仍然會造成電子泄露，同時會降低空穴的注入效率，從而導致LED內量子效率和光輸出效率不高。為改善這一問題，中國授權公告號CN110112272B，公開了一種具有異質外延結型電子阻擋層的LED結構，其采用了AlGaN勢壘-GaN勢阱-AlGaN勢壘(AGA)結構電子阻擋層，提升了空穴注入效率和和光輸出效率，但該結構的電子的阻擋的效果仍然不夠理想，依然會降低空穴的注入效率。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于現有技術的LED結構電子的阻擋的效果仍然不夠理想，依然會降低空穴的注入效率的問題。

本發明通過以下技術手段實現解決上述技術問題的：一種具有雙量子阱臂結構電子阻擋層的LED，包括襯底(1)、GaN緩沖層(2)、未摻雜GaN層(3)、n型GaN層(4)、多量子阱發光層(5)、電子阻擋層(6)與p型GaN層(7)，所述GaN緩沖層(2)、未摻雜GaN層(3)、n型GaN層(4)、多量子阱發光層(5)、電子阻擋層(6)與p型GaN層(7)依次生長在襯底(1)上，所述電子阻擋層(6)為雙量子阱臂結構，所述電子阻擋層(6)自下而上依次包括Al_xGa_1-xN勢壘層(61)、Al_yGa_1-yN量子阱層(62)、Al_xGa_1-xN勢壘層(63)、GaN勢阱層(64)、Al_xGa_1-xN勢壘層(65)、Al_zGa_1-zN量子阱層(66)與AlxGa_1-xN勢壘層(67)，所述Al_xGa_1-xN勢壘層(61)、Al_yGa_1-yN量子阱層(62)、AlxGa_1-xN勢壘層(63)構成第一量子阱臂，所述Al_xGa_1-xN勢壘層(65)、Al_zGa_1-zN量子阱層(66)與Al_xGa_1-xN勢壘層(67)構成第二量子阱臂，所述第一量子阱臂、第二量子阱臂與GaN勢阱層(64)構成三明治結構。