[实用新型]具有高空穴浓度的半导体结构及发光二极管

说明书

技术领域

本实用新型是有关于一种半导体结构，且特别是有关于一种具有高空穴浓度的半导体结构及发光二极管。

背景技术

发光二极管(Light-emitting diode，LED)主要是通过电能转化为光能的方式发光。传统的水平式发光二极管包括一依序由电子传输层、发光层以及空穴注入层堆迭所形成的平台状外延堆迭结构。当提供电能至发光二极管时，电流通过外延堆迭结构，且外延堆迭结构内的电子与空穴结合后释放能量，并以光的形式发出。

发光二极管可经由电子传导或空穴传导的方式传输电流。空穴本身不会移动，但是其它电子可以移动到这个空穴上面，等效于空穴本身往反方向移动。相对于带负电荷的电子，空穴为带正电荷。通常，外延堆迭结构是以有机金属化学气相沉积(MOCVD)法形成电子传输层与空穴注入层，再分别加入施体(donor)与受体(acceptor)于电子传输层与空穴注入层中。当加入施体于电子传输层后，电子获得能量会跃迁至导电带，而获得多余电子以提供传导的电子传输层则称为n型半导体(n-type semiconductor)层，n代表带负电荷的电子。此外，当加入受体于空穴注入层后，因为其价电子数目比半导体原子的价电子数量少，等效上会带来一个的空位，这个多出的空位即可视为空穴，故具有多余空穴的空穴注入层则称为p型半导体(p-type semiconductor)层，p代表带正电荷的空穴。然而，p型半导体层受限于成长的方式，其空穴浓度不够高，大概只有10¹⁷/cm³左右，故电子与空穴复合的数量较低，使得发光二极管的亮度无法再提高。

实用新型内容

本实用新型是有关于一种具有高空穴浓度的半导体结构及发光二极管，其经由离子植入(Ion implantation)的方式来增加所掺杂的p型杂质浓度，使得电子与空穴复合的数量随着空穴浓度增加而增加，进而提高发光的亮度。

根据本实用新型的一方面，提出一种具有高空穴浓度的半导体结构，包括一基板、一电子传输层、一发光层以及一空穴注入层。电子传输层位于基板上。发光层位于电子传输层上。空穴注入层位于发光层上，其中空穴注入层具有至少1018～10²⁰/cm³的空穴浓度。

根据本实用新型的另一方面，提出一种具有高空穴浓度的发光二极管，包括一基板、一电子传输层、一发光层、一空穴注入层、一第一电极以及一第二电极。电子传输层位于基板上。发光层位于电子传输层上且露出部分电子传输层。空穴注入层位于发光层上，其中空穴注入层具有至少10¹⁸～10²⁰/cm³的空穴浓度。第一电极位于露出部分的电子传输层上，而第二电极位于空穴注入层上。

为了对本实用新型的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1A绘示依照本实用新型一实施例的具有高空穴浓度的半导体结构的示意图。

图1B绘示依照本实用新型一实施例的具有高空穴浓度的发光二极管的示意图。

图2A～2C绘示依照本实用新型一实施例的具有高空穴浓度的半导体结构及发光二极管的制造过程示意图。

主要元件符号说明：

10：半导体结构

20：发光二极管

100：基板

102：电子传输层

104：发光层

106：空穴注入层

108：平台状外延堆迭结构

110：透明导电层

115：第一电极

117：第二电极

S：p型杂质

具体实施方式

本实施例揭露的具有高空穴浓度的半导体结构及发光二极管，是以离子植入的方式来增加所掺杂的p型杂质浓度。举例来说，在氮化镓(GaN)的半导体层中掺杂高浓度的镁离子或钙离子，由于其价电子数目比半导体原子的价电子数量少，而多出的空位即可视为空穴，以提高空穴注入层的空穴浓度。当空穴注入层掺杂的杂质浓度越大时，空穴注入层会表现出如同金属导体般(类金属)的电性，使得发光二极管内将有更多的电流在电压作用下从空穴注入层流向电子传输层，进而提高电子与空穴的复合数量。当电子与空穴于发光层中相遇而产生复合时，会以光子的形式释放出能量。

以下提出实施例进行详细说明，实施例仅用以作为范例说明，并非用以限缩本实用新型欲保护的范围。