[发明专利]提高发光二极管发光效率的方法及其外延结构

说明书

技术领域

本发明属于发光二极管技术领域，具体涉及一种具有新型外延结构的发光二极管。

背景技术

自从1993年InGaN/GaN基蓝光LED被制备出来后，GaN基LED的外延材料和器件制备技术都得到极大地改善，现在LED已开始进入照明应用领域，LED照明相对于传统照明技术的最大优势是其具有较高的发光效率及较低的输入功率。但是，LED仅是在低工作电流小具有较高的发光效率，随着工作电流的增大，发光效率会逐渐下降，这就是被称之为“Droop”效应， “Droop”效应是制约LED照明应用的一大瓶颈。

“Droop”效应主要是电子溢流所导致，空穴有效质量较大和掺杂浓度较低而使得其不能有效注入到量子阱，从而使得大量电子无法在量子阱中与空穴复合发光，传统方法是通过电子阻挡层（EBL）来减少电子的逃逸，但增加了器件的工作电压，降低了器件的饱和工作电流，如图1所示。

发明内容

针对现有技术中存在的问题（工作电压高和饱和工作电流低），本发明的目的是提供一种提高发光二极管发光效率的方法及其外延结构，提高空穴的注入效率和速率及注入深度，提高器件发光效率与饱和工作电流，降低器件的工作电压。

本发明的提高发光二极管发光效率的方法，其特征在于：在发光二极管的外延结构中，将p型氮化镓层镶嵌到第j个量子阱层中，1≤j≤i，其中i为量子阱层的数目。

如上所述的提高发光二极管发光效率的方法，其特征在于p型氮化镓层与第j个量子阱层的垒接触。

如上所述的提高发光二极管发光效率的方法，其特征在于p型氮化镓层与第j个量子阱层的阱接触。

如上所述的提高发光二极管发光效率的方法，其特征在于量子阱层i的数目1≤i≤100。

如上所述的提高发光二极管发光效率的方法，其特征在于量子阱i的数目1≤i≤10。

本发明的发光二极管的外延结构，依次包括衬底、过渡层、u型氮化镓层、n型氮化镓层、量子阱层、p型氮化镓层，其特征在于： p型氮化镓层镶嵌到第j个量子阱层中，1≤j≤i，i为量子阱层的数目。

如上所述的发光二极管的外延结构，其特征在于p型氮化镓层与第j个量子阱层的垒接触。

如上所述的发光二极管的外延结构，其特征在于p型氮化镓层与第j个量子阱层的阱接触。

如上所述的发光二极管的外延结构，其特征在于：量子阱层i的数目1≤i≤100。

如上所述的发光二极管的外延结构，其特征在于：量子阱层i的数目1≤i≤10。

所述的发光二极管的外延结构，其特征在于量子阱层与p型氮化镓层之间有电子阻挡层。

如上所述的发光二极管的外延结构，其特征在于量子阱的组成为Al_y1In_x1Ga_1-x1-y1N（0＜x1≤1，0≤y1＜1），量子垒的组成为Al_bIn_aGa_1-a-bN（0＜a≤1，0≤b＜1）。

如上所述的发光二极管的外延结构，其特征在于电子阻挡层的组成为Al_y2In_x2Ga_1-x2-y2N（0≤x2≤1，0≤y2≤1，0≤x2+y2＜1）。

如上所述的发光二极管的外延结构，其特征在于过渡层的组成为Al_y3In_x3Ga_1-x3-y3N（0≤x3≤1，0≤y3≤1，0≤x3+y3＜1）。

如上所述的发光二极管的外延结构，其特征在于 u型氮化镓层为未掺杂Al_y4In_x4Ga_1-x4-y4N（0≤x4≤1，0≤y4≤1，0≤x4+y4＜1）半导体层。

如上所述的发光二极管的外延结构，其特征在于n型氮化镓层为 n型掺杂Al_y5In_x5Ga_1-x5-y5N（0≤x5≤1，0≤y5≤1，0≤x5+y5＜1）半导体层，掺杂元素为Si，掺杂浓度为1×10¹⁸/cm³～5×10²²/cm³。