[发明专利]一种采用P型衬底的发光二极管

说明书

技术领域

本发明涉及发光二极管技术领域，特别是其外延结构及生产技术领域。

背景技术

自从AlGaInP红色、黄色发光二极管在20实际90年代的早期出现，和稍后的GaN蓝色、绿色和白色发光二极管的研发，这些发光二极管已在很多高效固态照明领域上有广泛的用途，例如全色彩屏幕显示器、汽车用灯、背光源、交通信号灯、景观及日常照明等。

AlGaInP发光二极管结构已日趋成熟，但是由于许多原因，AlGaInP发光二极管的外量子效率偏低。其中一个重要原因就是许多有源区发射出来的光，在经过外延层时，由于折射率差，发生全反射。使得许多有源区发出的光最终无法从外延层中射出。所以，如何提高AlGaInP发光二极管的外量子效率，将这部分发生全反射的光提取出来，以提高其亮度，成为目前研究的重点。

发明内容

本发明目的在于提出一种亮度较高的新型发光二极管。

本发明在P-GaAs衬底上外延结构由下至上依次为p-GaAs缓冲层、布拉格反射层、p-(AlxGa1-x)yIn1-yP下限制层、Undoped-(AlxGa1-x)yIn1-yP有源区、n-(AlxGa1-x)yIn1-yP上限制层、电流扩展层、表面粗化层和n-GaAs欧姆接触层；所述p-(AlxGa1-x)yIn1-yP中，x为0.6～1，y为0.4～0.6；所述Undoped-(AlxGa1-x)yIn1-yP中，x为0～0.5，y为0.4～0.6；所述n-(AlxGa1-x)yIn1-yP中，x为0.6～1，y为0.4～0.6。

本发明在常规LED结构上添加一层粗化层，粗化层可以增加LED器件的有效出光面积，并且可以使原先发生全反射而无法射出的光，在下次以不同角度射向界面，将这些光从外延层中重新提取出来，极大地提高了AlGaInP发光二极管的外量子效率，以提高亮度。

由于p型材料载流子迁移率较低，本发明采用N型材料作为电流扩展层，提高了电流扩展层的电流扩展能力。如果采用传统的N型衬底，又要采用N型电流扩展层，连接衬底与P型外延层的隧穿结外延较为复杂，外延难度也较大，不易实现。本发明采用P-GaAs作为衬底，代替传统的N-GaAs衬底，简化了外延步骤，提高了生产效率。

本发明所述布拉格反射层可以为p-AlAs/p-AlxGa1-xAs(x为0～0.7)或p-AlInP/p-(AlxGa1-x)yIn1-yP(x为0.3～0.7，y为0.4～0.6)。

所述电流扩展层为n-(AlxGa1-x)yIn1-yP。其中，n-(AlxGa1-x)yIn1-yP材料的Al组分x＝0-1，y为0.45～0.55。

本发明所述电流扩展层的掺杂浓度为1×10¹⁸～1×10²⁰。

电流扩展层的外延厚度为5000～50000

本发明所述表面粗化层为n-(AlxGa1-x)yIn1-yP或n-GaP。

其中，所述n-(AlxGa1-x)yIn1-yP中，x＝0-1，y为0.45～0.55。

本发明所述表面粗化层的掺杂浓度为1×10¹⁸～1×10²⁰。

本发明所述表面粗化层的外延厚度为5000～50000

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图。

具体实施方式

本发明中均采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术进行外延生长。

具体生长步骤如下：

1、在300℃-500℃的温度下，对P-GaAs衬底9进行表面处理，去除水气。

2、生长p-GaAs缓冲层1。

3、生长布拉格反射层2，用来反射有源区射出的光，以免被GaAs彻底吸收。

布拉格反射层可以为p-AlAs/p-AlxGa1-xAs(x取值为0～0.7)或p-AlInP/p-(AlxGa1-x)yIn1-yP(x取值为0.3～0.7，y取值为0.4～0.6)。

4、生长p-(AlxGa1-x)yIn1-yP(其中x取值为0.6～1，y取值为0.4～0.6)下限制层3。目的在于限制载流子，增加复合几率。

5、生长Undoped-(AlxGa1-x)yIn1-yP有源区4。

其中，x为0～0.5，y为0.4～0.6。

6、生长n-(AlxGa1-x)yIn1-yP(其中x取值为0.6～1，y取值为0.4～0.6)上限制层5。作用与下限制层3相同，在于限制载流子，增加复合几率。