[发明专利]氮化物发光二极管

说明书

技术领域

本发明涉及半导体光电器件制备领域，尤其涉及氮化物半导体LED的制备技术。

背景技术

随着氮化物LED技术的不断发展，用其制备的发光二极管等光电器件，被广泛应用于固态显示、照明和信号灯等领域。尽管使用氮化镓基发光二极管作为光源替代传统光源已成为不可逆转的趋势，但要完全取代现有的照明和显示技术，必须要实现更高的电光转换效率。在诸多问题中，如何降低器件的工作电压和散热是迫切需要解决的关键问题之一。

发明内容

本发明的目的是：提供一种具有隧穿接触层的发光二极管及其制备方法，该隧穿接触层包含氮化铟铝镓层，目的在于优化接触层的能带结构，利用晶格失配产生的极化电荷增加空穴的隧穿几率，降低二极管的工作电压。

本发明的技术方案为：氮化物发光二极管，该发光二极管包括：衬底、n型氮化物层、发光层、p型氮化物层、p+型氮化物层、氮化铟铝层、n+型氮化物层。在具体实施方式中还可以包括：低温缓冲层、电子阻挡层、透明导电层等。所述p+型氮化物层、氮化铟铝镓层及n+型氮化物层构成隧穿结，所述氮化铟铝镓层与p+、n+型氮化物层之间界面处具有因晶格失配产生的极化电荷，可增加空穴的隧穿几率，降低电阻率。

进一步地，隧穿结中p+型氮化物层、n+型氮化物层的禁带宽度大于氮化铟铝镓层禁带宽度的最大值。

进一步地，隧穿结中p+型氮化物层掺杂浓度为1E19~1E21cm^-3，厚度为0.1~20 nm；n+型氮化物层掺杂浓度为1E19~1E21cm^-3，厚度为0.1~20 nm。

进一步地，氮化铟铝镓层的厚度为0.1~20 nm。

进一步地，所述氮化铟铝镓层的带隙宽度大于量子阱的禁带宽度，目的在于避免所述氮化铟铝镓层对量子阱区发光的吸收。

进一步地，所述氮化铟铝镓层的组分渐变。在一些实施例中，所述氮化铟铝镓渐变层为铟组分呈先递增、再递减的倒立V型渐变结构，在氮化铟铝镓渐变层的正中心具有最高铟组分。在一些实施例中，氮化铟铝镓渐变插入层的组分渐变方式为铝组分呈先递减、接着保持不变，再递增的梯形渐变结构。在一些实施例中，可以包含铟和铝组分同时渐变的组合方式。在一些实施例中，渐变方式还可以是正弦、锯齿或者台阶状，或是其中两种或多种的组合形式。

前述氮化物发光二极管通过下面方法获得：提供衬底；依次在所述衬底上生长低温缓冲层、非掺氮化物层、n型氮化物层、发光层、电子阻挡层、p型氮化物层、p+型氮化物层氮化铟铝镓层、n+型氮化物层；其中所述p+型氮化物层、氮化铟铝镓渐变插入层和n+型氮化物层构成隧穿结。

进一步地，所述n+型氮化物层、p+型氮化层的生长温度为850~1000℃。

进一步地，所述氮化铟铝镓层的生长温度为700~900℃。

在一些实施例中，上述方法中生长方向为晶体学C面，极性为镓极性。

在一些实施例中，上述方法中生长方向为晶体学C面，极性为氮极性。

在本发明中，相比于传统高掺p型层，高掺n型层具有更低的材料电阻率和更低的电子功函数，作为与半导体透明电极的接触层能够增加空穴注入时电流横向分布的均匀性；在隧穿结构中引入氮化铟铝镓层，能够保持界面处的极化电荷在有效密度的水平，减小耗尽区平均带隙宽度，使空穴从高掺杂n型氮化物层隧穿至高掺p型氮化物层的概率增加，增加注入电流，减小电阻率，提升空穴注入效率。进一步地，还能够起到减小器件发热量，增加散热的目的。

附图说明

图1为本发明实施例1的氮化物发光二极管剖视图。

图2为传统发光二极管隧穿结构能带图。

图3为本发明实施例1的氮化物发光二极管隧穿结构能带图。

图4为本发明实施例1之隧穿结构极化电荷分布示意图。

图5为本发明实施例2的氮化物发光二极管隧穿结构生长过程示意图。

图6为本发明实施例2的氮化物发光二极管隧穿结构能带图。

图7为本发明实施例3的氮化物发光二极管隧穿结构能带图。

图8为本发明实施例5的氮化物的隧穿结构极化电荷分布示意图。

具体实施方式

为使本发明一种具有隧穿接触层的氮化物发光二极管及其制备方法更易于理解其实质性特点及其所具的实用性，下面便结合附图对本发明若干具体实施例作进一步的详细说明。但以下关于实施例的描述及说明对本发明保护范围不构成任何限制。

实施例1