[发明专利]一种具有电子阻挡层结构的发光二极管

说明书

技术领域

本发明属于半导体照明技术领域，具体涉及一种具有电子阻挡层结构的发光二极管。

背景技术

LED是目前半导体照明领域应用最为广泛的器件，其高效、节能、环保和寿命长、低功耗等优点，使其在动态显示、工业照明领域有非常好的应用前景。

随着外延生长技术的不断提高，氮化镓基LED的光电性能得到了明显的改善。为了实现高性能的LED器件，需要进一步提高LED的ESD良率和发光效率。研究者已经在实验上（Yun Yan Zhang and Yi An Yin,“Performance enhancement of blue light-emitting diodes with a special designed AlGaN/GaN superlattice electron-blocking layer”,Appl.Phys.Lett.85,221103(2011)，Gong Chang-Chun,Fan Guang-Han,Zhang Yun-Yan,Xu Yi-Qin,Liu Xiao-Ping,Zheng Shu-Wen,Yao Guang-Rui,and Zhou De-Tao“The inuence of AlGaN/GaN superlattices as electron blocking layers on the performance of blue InGaN light-emitting diodes”.Chin.Phys.B Vol.21,No.6(2012).）验证了用p型超晶格结构取代氮化镓基LED中的单层p-AlGaN电子阻挡层来提高LED的光电性能。一方面，超晶格结构中异质结界面可以减少晶体生长过程中的刃型位错从而提高晶体质量。另一方面，p型超晶格层中的极化效应会产生二维空穴气来增大电子空穴的复合发光效率(Hideki Hirayama,Sachie Fujikawa,Norimichi Noguchi,Jun Norimatsu,Takayoshi Takano,Kenji Tsubaki,and Norihiko Kamata,“222–282nm AlGaN and InAlGaN-based deep-UV LEDs fabricated on high-quality AlN on sapphire”,P hys.Status Solidi A206,No.6,1176–1182(2009).)。

随着注入电流的加大，有源区内载流子密度过高而导致载流子在辐射复合之前泄漏，这点被认为是引起大注入电流下效率骤降问题的重要原因（POPE I A,SMOWT ON P M,BLOOD P,et al.Carrier leakage in InGaN quantum w ell light-emitting diodes emitting[J].Appl Phys Let t,2003,82(17):2755-2757.）。为了解决这一问题,人们提出很多新结构,如p型多量子阱和npn型有源区、阱保护层、电子驻留层、AlInGaN/InGaN多量子阱及InGaN/GaN双异质结LED（GARDNER N F,MLLE R G O,SH EN Y C,et al.Blue emitting InGaN-GaN double-hetero structure light-emitting diodes reaching maximum quantum efficiency above200A/cm2[J].Appl Phys Let t,2007,91(24):243506-243508.）。人们还在InGaN/GaN LEDs结构中引入多重量子势垒阻挡层（LEES N,CHO S Y,RYU H Y,et al.High-power GaN based blue-violet laser diodes with AlGaN/GaN multi quantumbarriers[J].Appl Phy s Lett,2006,88(11):111101-111103.）,置于有源区与p型层中间,代替通常的电子阻挡层,以进一步提高阻挡电子泄漏的效果。

在利用p型超晶格结构取代p-AlGaN作为电子阻挡层的研究中，超晶格结构一般选择p-AlGaN/GaN或者p-InGaN/AlGaN。