[發(fā)明專利]通過MBE和其它技術(shù)所生長的低缺陷光電子器件

在審

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• 申請日: 2021-06-15
• 公開（公告）號: CN115803898A
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 奧雷利安·大衛(wèi);尼古拉斯·格朗讓;卡米列·哈勒;讓-弗朗索瓦·卡林;塞巴斯蒂安·帕斯卡·塔瑪里茲考夫曼
• 申請（專利權(quán)）人: 谷歌有限責任公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/06
• 代理公司: 中原信達知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司 11219
• 代理人: 李佳;周亞榮

通過分子束外延(MBE)使光電子器件生長的方法包括：在MBE生長室中提供基板；使n摻雜層、p摻雜層和在所述n摻雜層與所述p摻雜層之間的發(fā)光層在所述基板上生長；以及控制生長，使得所述發(fā)光層包括具有大于20％的In含量的多個含In量子阱層、具有大于1％的In含量的多個含In勢壘層，并且不包括任何GaN勢壘，其中使所述發(fā)光層生長包括使所述量子阱層和所述勢壘層交替生長并且使得所述量子阱層具有小于5×10¹⁵/cm³的缺陷密度。

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求于2020年6月15日提交的美國臨時申請第62/705,186號、2020年9月21日提交的美國臨時申請第62/706,961號、2020年10月12日提交的美國臨時申請第63/198,345號和2021年3月22日提交的美國臨時申請第63/200,687號的權(quán)益，其公開內(nèi)容以其整體通過引用方式并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本文檔一般地涉及光電子器件和用于制造具有低數(shù)目個缺陷的光電子器件的技術(shù)。

背景技術(shù)

將電能轉(zhuǎn)換成光能的半導體光電子器件，例如激光器和發(fā)光二極管(LED)，在現(xiàn)代世界是普遍存在的，并且因它們在將電能轉(zhuǎn)換成光能的效率而公知。然而，一些III族氮化物光電子器件遭受轉(zhuǎn)換效率不足。例如，紅色光電子器件一般比藍色或綠色LED更低效。此外，使用諸如分子束外延(MBE)的一些技術(shù)所生長的光電子器件可能相對低效。

發(fā)明內(nèi)容

本公開描述了提高光電子器件的轉(zhuǎn)換效率(即，將電能轉(zhuǎn)換成光能的效率)的技術(shù)，包括用于提高由MBE所生長的光電子器件(包括長波長光電子器件)的轉(zhuǎn)換效率的技術(shù)。實施方式包括光電子器件和/或制造光電子器件的方法。光電子器件的特征在于其結(jié)構(gòu)導致高效率。實施方式包括外延反應器和使用外延反應器來制造高效的光電子器件的方法。

本文中有時提及MBE外延(epitaxy)。然而，本文所述的技術(shù)可應用于其它生長技術(shù)，包括金屬有機化學汽相沉積(MOCVD)、等離子體增強外延、濺射、氫化物汽相外延(HVPE)、脈沖層沉積以及這些各種技術(shù)的組合。

在一般方面，一種通過分子束外延(MBE)使光電子器件生長的方法包括：在MBE生長室中提供基板；使n摻雜層、p摻雜層和在所述n摻雜層與所述p摻雜層之間的發(fā)光層在基板上生長；以及控制生長使得所述發(fā)光層包括具有大于20％的In含量的多個含In量子阱層、具有大于1％的In含量的多個含In勢壘層，并且不包括任何GaN勢壘，其中使所述發(fā)光層生長包括使所述量子阱層和所述勢壘層交替生長，并且使得所述量子阱層具有小于5×10¹⁵/cm³的缺陷密度。

實施方式可以包括單獨或以彼此的任何組合的以下特征中的一個或多個。

例如，量子阱層可以具有光學帶隙(E_o)，并且缺陷具有在E_o/2的+/-300meV內(nèi)的能量。

在另一示例中，缺陷可以引起量子阱層中的肖克萊-里德-霍爾重新組合(Shockley-Read-Hall recombinations)。

在另一示例中，缺陷可以包括氮空位。

在另一示例中，缺陷可以包括鎵氮雙空位。

在另一示例中，生長發(fā)光區(qū)域可以包括在小于550℃的生長溫度下使量子阱層和勢壘層生長。

在另一示例中，生長發(fā)光區(qū)域可以包括在小于500℃的生長溫度下使量子阱層和勢壘層生長。

在另一示例中，生長發(fā)光區(qū)域可以包括在基板處利用大于每秒1×10¹⁵原子/cm²的氮通量在大于550℃的生長溫度下使量子阱層和勢壘層生長。