[发明专利]基于Ⅲ－氮化物半导体超晶格的单极发光器件

说明书

本发明涉及发光器件，更具体地，本发明涉及基于III-氮化物半导体的单极发光器件。

III-氮化物半导体领域的新进展导致新一代可见光波段的发光二极管和激光器的产生。与其它宽带隙半导体相比，氮化物半导体的主要优势在于在光学器件中的老化轻微。但是这些材料存在获得良好p-型导电率的问题，阻碍了可见光谱的高功率激光器和发光二极管的进一步发展。为克服这些难题，我们建议只采用n-型的发光III-氮化物半导体。

本发明的要点在于有效利用发光的仅n型III-氮化物半导体超晶格间的“p-n结”。

本发明的各个方面如下所述。

一种发光器件，具有多个完全由本征或n型III-氮化物半导体或合金构成的超晶格。

一种发光器件，具有多个完全由本征或n型III-氮化物半导体或合金构成的超晶格，且在超晶格之间有由光学活性杂质、杂质复合物或量子点构成的活性层。

一种发白光器件，具有至少三对完全由本征或n型III-氮化物半导体或合金构成的超晶格，且在超晶格之间有或没有由光学活性杂质、杂质复合物或量子点构成的活性层。

一种发白光器件，具有至少四级完全由本征或n型III-氮化物半导体或合金构成的超晶格，且在超晶格之间有或没有由光学活性杂质、杂质复合物或量子点构成的活性层。

一种发光器件，具有多个完全由本征或n型III-氮化物半导体或合金构成的超晶格，且在超晶格之间具有多个由III-V或II-VI半导体构成的、具有不同导带间断性的活性层。

一种基于III-氮化物半导体超晶格的单极发光器件结构。

一种发出从400～4000nm波段的光的单极发光器件结构，包括：

蓝宝石衬底；

缓冲层；

由n型掺杂的GaN、AlN、InN或它们的合金构成的第一n包覆和接触层；

多个未掺杂的或n型掺杂的超晶格，其具有两个或多个3～30埃厚的由GaN、AlN、InN或它们的合金构成的阻挡层、以及多个3～30埃厚的由GaN、AlN、InN或它们的合金构成的阱；

由n型掺杂的GaN、AlN、InN或它们的合金构成的第二n包覆和接触层；

在所述第二n包覆和接触层上淀积的透明的金属合金触点；以及

与所述第一n包覆和接触层接触的触点。

一种基于III-氮化物半导体超晶格的、发出从400～4000nm波段的光的单极发光器件结构，包括：

蓝宝石衬底；

缓冲层；

由n型掺杂的GaN、AlN、InN或它们的合金构成的第一n包覆和接触层；

多个未掺杂的或n型掺杂的超晶格，其具有两个或多个3～30埃厚的由GaN、AlN、InN或它们的合金构成的阻挡层、以及多个3～30埃厚的由GaN、AlN、InN或它们的合金构成的阱；

用稀土金属、过渡金属或它们的具有浅施主或其它杂质的复合物掺杂或δ-掺杂的活性层；

由n型掺杂的GaN、AlN、InN或它们的合金构成的第二n包覆和接触层；

在所述第二n包覆和接触层上淀积的透明的金属合金触点；以及

与所述第一n包覆和接触层接触的触点。

一种基于III-氮化物半导体超晶格的单极发白光器件结构，包括：

蓝宝石衬底；

缓冲层；

由n型掺杂的GaN、AlN、InN或它们的合金构成的第一n包覆和接触层；

至少四个未掺杂的或n型掺杂的超晶格，其具有两个或多个3～30埃厚的由GaN、AlN、InN或它们的合金构成的阻挡层、以及多个3～30埃厚的由GaN、AlN、InN或它们的合金构成的阱；

至少三个发红、绿和蓝光的活性层，其由用稀土金属、过渡金属或它们的具有浅施主或其它杂质的复合物掺杂或δ-掺杂的半导体构成；

由n型掺杂的GaN、AlN、InN或它们的合金构成的第二n包覆和接触层；

在所述第二n包覆和接触层上淀积的透明的金属合金触点；以及

与所述第一n包覆和接触层接触的触点。

一种如上面所述但不具有各活性层的单极发白光器件。

根据本发明的一个实施例的单极发光器件(ULED)的主要结构如图1所示。