[发明专利]一种高In组分多InGaN/GaN量子阱结构的LED

说明书

技术领域

本发明涉及一种高In组分多InGaN/GaN量子阱结构的LED，特别涉及一种高In组分多种成分的InGaN/GaN量子阱结构的LED。

背景技术

GaN基III-V族氮化物是重要的直接带隙的宽禁带半导体材料。GaN基材料具有优异的机械和化学性能，优异的光电性质，室温下其带隙范围从0.7eV(InN)到6.2eV(AlN)，发光波长涵盖了远红外，红外，可见光，紫外光，深紫外，GaN基材料在蓝光，绿光，紫光及白光二极管等光电子器件领域有广泛的应用背景。

近几年GaN基蓝光LED的量子效率获得重大提高，但是GaN基绿光LED的量子效率相对于GaN基蓝光LED低得多(见参考文献Y.D.Qi、H.Liang，D.Wang、Z.D.Lu、W.Tang，K.M.Lau，Comparison of blue and green InGaN/GaN multiple-quantum-welllight-emitting diodes grown by metalorganic vapor phase epitaxy，Appl.Phys.Lett.2005，86，101903)，制作上比蓝光LED困难的多。GaN基绿光LED需要高质量高In组分的InxGa1-xN/GaN量子阱(x≥15％)，但高In组分的InGaN材料及InGaN/GaN量子阱的质量通常较差.InN的晶格常数a为0.3545nm和六方相GaN间的晶格常数a为0.3189nm，可见随着In组分的增加InGaN/GaN间的晶格失配增大，应力增大，容易在InxGa1-xN/GaN多量子阱的界面容易产生大量的V型缺陷；并且高In组分的InGaN材料容易发生In的相分离，这些是GaN基绿光、黄光及红光等LED外量子效率低，电性差抗静电能力差的主要原因。此外InN的带隙为0.7eV，GaN的带隙为3.39eV，随着In组分的增加，InGaN的带隙变小，导致LED的开启电压降低等。

为了改进上述问题，在中国专利申请号为200580025327.3，公开号为CN101006590，申请人为克里公司，发明人为M·J·伯格曼及D·T·埃默森的发明名称为“具有含铟结构的III族氮化物基量子阱发光器件结构”的发明中，提出了一种在有源区上具有包含铟的III族氮化物层及在包含铟的III族氮化物层上具有包含铝的p型III族氮化物层的结构，来改善结晶质量，然而，其改善仍然有限。为了克服现有技术中的上述问题，本发明的发明人在LED领域进行了广泛深入的研究，终有本发明的产生。

发明内容

本发明的所要解决的技术方案是提供一种高In组分多InGaN/GaN量子阱结构的LED。

为解决上述技术方案，本发明提供一种高In组分多InGaN/GaN量子阱结构的LED，在蓝宝石衬底上依次向上生长有GaN成核层、非掺杂GaN层、n型GaN层、多量子阱有源层、p型ALGaN载流子阻挡层及p型GaN层，所述多量子阱有源层包括：用于释放应力的多量子阱In_xGa_1-xN/GaN层、在所述多量子阱In_xGa_1-xN/GaN层上生长的且用于提高晶体质量改善电学性质的多量子阱In_yGa_1-yN/GaN层、及在所述多量子阱In_yGa_1-yN/GaN层上生长的多量子阱In_zGa_1-zN/GaN发光层，其中0＜x≤0.1，0.1＜y≤0.2，0.2＜z＜1。

较佳地，所述多量子阱In_yGa_1-yN/GaN层由1至6个量子阱阱层厚度为1.5-5nm的量子阱组成。

较佳地，所述多量子阱In_yGa_1-yN/GaN层由4个量子阱阱层厚度为3nm的量子阱组成，其中y＝0.15。

较佳地，所述多量子阱In_xGa_1-xN/GaN层由1至6个量子阱阱层厚度为2-5nm的量子阱组成。

较佳地，所述多量子阱In_xGa_1-xN/GaN层由5个量子阱阱层厚度为3nm的量子阱组成，其中，x＝0.08。