[发明专利]带有电流扩展层的发光二极管

说明书

本发明涉及一种根据权利要求1所述的带有电流扩展层的发光二极管。

本专利申请要求德国专利申请10 2007 057 674.0的优先权，其公开内容通过引用结合于此。

在传统的发光二极管(LED)情况下，电接触通常通过两个电接触层进行，其中通常仅仅芯片表面的比较小的区域设置有接触面。这种接触会不利地导致半导体芯片的不均匀的馈电，其导致有源区中的提高的正向电压和低的量子效率。这种效应尤其是出现在具有低的横向导电性的半导体材料情况下、特别是在氮化物化合物半导体情况下。

本发明的任务是，提出一种带有改进的电流扩展结构的LED，其特征尤其是在于改进的横向导电性和改进的垂直电流传输。

该任务通过具有权利要求1的特征的LED来解决。本发明的有利的扩展方案和改进方案是从属权利要求的主题。

根据本发明，设计了一种LED，其具有发射辐射的有源层、n接触部、p接触部和电流扩展层。电流扩展层设置在有源层和n接触部之间。此外，电流扩展层具有多次重复的层序列。该层序列具有n掺杂的第一层、未掺杂的层和Al_xGa_1-xN构成的层，其中0＜x＜1，其中Al_xGa_1-xN构成的层具有Al含量的浓度梯度。

在具有多次重复的层序列的电流扩展层中，在未掺杂的层和Al_xGa_1-xN构成的层之间的边界面上形成二维电子气。通过形成二维电子气，有利地提高了电流扩展层的横向导电性。提高的电流扩展层的横向导电性导致有源层的均匀的馈电并且由此有利地提高了LED的效率。

Al_xGa_1-xN构成的层的铝含量的浓度梯度改进了电流扩展层中的垂直电流传输。此外，由此降低了在各层之间的边界面上的张力。这导致LED的退化降低，由此有利地提高了LED的长期稳定性和寿命。

通过电流扩展层的组成，由此通过在未掺杂的层和Al_xGa_1-xN构成的层之间的边界面上形成二维电子气产生了高的横向导电性。此外，通过Al_xGa_1-xN构成的层的铝含量的浓度梯度实现了在电流扩展层中的垂直电流传输的优化。

发光二极管(LED)优选实施为薄膜LED。在薄膜LED的情况下，制造衬底被局部或完全地去除，其中在该制造衬底上制造、尤其是沉积了用于LED的层堆叠。制造衬底优选是生长衬底，层堆叠外延地生长在该生长衬底上。

薄膜发光二极管芯片的基本原理例如在I.Schnitzer等人于1993年10月18日所著的Appl.Phys.Lett.63(16)第2174-2176页中进行了描述，其就此的公开内容通过引用结合于此。

优选的是，LED基于氮化物化合物半导体。“基于氮化物化合物半导体”在本上下文中意味着：有源外延层序列或者其至少一个层包括氮化物-III/V-化合物半导体材料，优选为Al_nGa_mIn_1-n-mN，其中0≤n≤1，0≤m≤1，并且n+m≤1。在此，该材料不必一定具有根据上式的数学上精确的组成。更确切地说，其可以具有一种或者多种掺杂材料以及附加的组成部分，它们基本上不改变Al_nGa_mIn_1-n-mN材料的典型的物理特性。然而出于简单的原因，上式仅仅包含晶格的主要组成部分(Al、Ga、In、N)，即使它们可以部分地通过少量其他材料来替代。

优选的是，Al_xGa_1-xN构成的层设置在未掺杂的层和n掺杂的层之间。

在未掺杂的层和Al_xGa_1-xN构成的层之间的边界面上构建具有特别高的横向导电性的区域。该区域的提高的横向导电性可以在能带模型中如下解释：在该边界面上分别出现了导带和价带的带边缘的扭曲，这导致形成势能波谷(Potentialmulde)，在该势能波谷中出现具有特别高的横向导电性的二维电子气。