[发明专利]一种有源区为P型的氮化镓系半导体发光管

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体发光管，尤其是涉及一种有源区为P型的氮化镓系半导体发光管。

背景技术

随着新工艺、新技术、新材料的快速发展，以氮化镓(GaN)及其化合物半导体、SiC等材料为代表的第三代半导体材料被广泛的研究和应用，尤其是以氮化镓系化合物为代表的半导体材料在光电领域的应用，如蓝绿光以及紫外发光二极管，蓝绿光以及紫外激光器，短波段太阳能电池，光探测器等方面的应用，具有广阔的前景和发展潜力。部分成品器件已被广泛应用于大功率照明、全彩户外大型显示屏、光通讯、存储等方面([1]Shuji Nakamura.Recent Developments in InGaN-Based Blue LEDs and LDs.Department of Research and Development，Nichia Chemical Industries，Ltd；[2]Takashi MUKAI，Motokazu YAMADA and Shuji NAKAMURA.Characteristics of InGaN-Based UV/Blue/Green/Amber/Red Light-Emitting Diodes.Jpn.J.Appl.Phys，1999；38：3976；[3]F.A.ponce & D.P.Bour，Nature，Vol 386，27March 1997.)。

目前，氮化镓及其化合物半导体发光材料的制备可以采用金属有机物化学气相沉积的方法(MOCVD)、分子束外延(MBE)或氢化物气相外延(HVPE)等方法，在单晶衬底上外延生长氮化镓系化合物半导体材料。工业生产中，最为广泛的生长氮化镓及其化合物光电器件的方法，是通过金属有机物化学气相沉积(MOCVD)的方法，在蓝宝石衬底上生长器件结构，主要包括衬底层、缓冲层、N型层、有源区、载流子阻挡层、P型层、电极等结构。一般情况下，衬底表面、P型层表面以及N型层可以包含以提高器件出光效率，优化金属半导体欧姆接触，优化器件抗静电特性而生长的透明导电的薄层结构。外延完成后，通过光刻，干法刻蚀，金属蒸镀，腐蚀等工序，使器件露出N型层，并在P层表面制作扩展电流的透明导电层以及打线电极，器件经过研磨切割，并且封装后，制得发光器件。其中夹在P型层和N型层之间的有源区，一般是由具有不同禁带宽度的势垒层和势阱层重复交替层叠的多量子阱结构组成，势垒层半导体材料禁带宽度大于势阱层禁带宽度，载流子经过时可被限制在势阱层中，进行辐射复合。在氮化镓系化合物半导体材料制作的光电器件中，有源区多量子阱结构中的势垒层可以采用GaN系材料，势阱层可以采用InGaN系材料([4]Chin-Hsiang CHEN，Shoou-JinnCHANG and Yan-Kuin SU.High-Indium-Content InGaN/GaN Multiple-Quantum-Well Light-Emitting Diodes.Jpn.J.Appl.Phys，2003；42：2281；[5]Horng-Shyang Chen，Dong-Ming Yeh，Chih-Feng Lu，etal.White light generation with CdSe-ZnS nanocrystals coated on an InGaN-GaN quantum-well blue/Green two-wavelength light-emitting diode.IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS，2006；18：NO.13.)。传统工艺中，势垒部分可由未掺杂的本征氮化镓材料或含有N型掺杂剂的氮化镓材料构成。在本征氮化镓系材料或N型氮化镓系材料中，空穴是作为少子，但是氮化镓系材料中空穴作为少子的扩散长度远短于电子作为少子的扩散长度，而少子扩散长度短将影响半导体器件的光电特性，例如：有源区中载流子的分布不均匀，以及量子阱结构的注入效率和载流子的辐射复合几率差，尤其是位于少子扩散方向上，多量子阱结构末端的量子阱，其少子注入效率相对较低，并且有源区中可以设计的量子阱数量也将受到限制。这些问题将影响器件的发光效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有源区为P型的氮化镓系半导体发光管。

本发明从下至上依次设有衬底层、缓冲层、N型层、有源区、P型层、P金属电极和N金属电极；所述P金属电极连接P型层，N金属电极连接N型层，所述有源区被夹在P型层与N型层之间，所述有源区由包含最少2个层叠周期的势垒层和势阱层重复交替层叠而成，每1个层叠周期包含一层势垒层和一层势阱层，所述势垒层掺入P型掺杂剂。