[发明专利]具有P型GaN的GaN基绿光LED中的外延生长结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用在高亮度GaN基绿光LED中的P型GaN的生长技术领域。

背景技术

InGaN绿光LED中为了获得In组分较高量子阱，量子阱有源区的生长温度远低与P型Al(In)GaN电子阻挡层和P型GaN，所以其晶体质量较差，同时，较高温生长的P型Al(In)GaN电子阻挡层和P型GaN会对有源区有破片作用，影响其晶体质量和辐射复合效率。再者，InGaN绿光LED外延结构中普遍采用的P型Al(In)GaN电子阻挡层由于晶格失配会造成能带向下弯曲，影响空穴从P型GaN注入到有源区中。

而如何改善上述因素也是人们探究高亮度绿光LED的突破口。

发明内容

本发明目的是提出可克服以上现有缺陷的具有P型GaN的GaN基绿光LED中的外延生长结构。

本发明包括依次生长在衬底上的GaN成核层、非掺杂GaN层、n型GaN层、InGaN/GaN多量子阱有源层、P型GaN和InGaN 电流隧穿层，其特征在于所述P型GaN由低温P型GaN空穴注入层、P型Al(In)GaN 电子阻挡层和P型GaN空穴活化层组成，所述低温P型GaN空穴注入层生长在InGaN/GaN多量子阱有源层上，P型Al(In)GaN 电子阻挡层生长在低温P型GaN空穴注入层上，P型GaN空穴活化层生长在P型Al(In)GaN 电子阻挡层上。

本发明的特点是P型GaN包含三部分：低温P型GaN空穴注入层、P型Al(In)GaN 电子阻挡层和P型GaN空穴活化层，引入低温P型Ga空穴注入层起到有效降低P型AlGaN EBL和P型GaN生长过程对量子阱破坏作用，提高发光亮度。同时低温下P型GaN的空穴浓度高，可以提高空穴的注入效率。

采用上述P型GaN应用于InGaN绿光LED外延生长，具有提高绿光LED发光效率和抗静电特性的作用。采用以上结构的P型GaN应用于高亮度GaN基绿光LED生长，20mil*40mil的520nm的绿光芯片在120mA下COW的亮度达到75mW，封装后外量子效率达到31%，达到国内领先水平。同时20mil*40mil抗静电特性提高到8000V以上。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图。

图2为采用本发肯应用于InGaN绿光LED 20mil*40mil尺寸芯片ESD通过率曲线图。

具体实施方式

图1中，1为蓝宝石衬底，2为GaN成核层，3为非掺杂GaN层，4为n型GaN层，5为InGaN/GaN多量子阱有源层，6(a)为低温P型GaN空穴注入层，6(b)为P型Al(In)GaN 电子阻挡层，6(c)为P型GaN空穴活化层，7为InGaN 电流隧穿层。

从图1可见，在衬底1上依次生长有GaN成核层2、非掺杂GaN层3、n型GaN层4、InGaN/GaN多量子阱有源层5、P型GaN、低温P型GaN空穴注入层6(a)、P型Al(In)GaN 电子阻挡层6(b)、P型GaN空穴活化层6(c)和InGaN 电流隧穿层7。

从图2可见：具有低温p型GaN的LED的ESD测试在反向电压8000V的时候良率仍在100%，而无低温p型GaN的LED的ESD测试通过率随着反向电压的升高而不断降低。所以有低温p型GaN的LED的ESD特性相对于传统LED的得到了很大的改善。