[发明专利]一种具有高空穴浓度的P-GaN蓝光LED外延结构

说明书

技术领域

本发明涉及发光二极管外延技术领域，特别是具有高空穴浓度P-GaN蓝光LED外延结构。

背景技术

目前，随着LED行业快速的发展,人们对亮度的需求越来越高。决定LED亮度很关键一点是P-GaN的Mg浓度、迁移率、晶体质量等，很多专家学者，针对P-GaN先后提出二步生长法、P-AlGaN、高压生长等来改善P-GaN提高LED的亮度。

现有技术中，蓝光LED外延结构包括蓝宝石衬底1、AlN缓冲层2、U型GaN层3、N型GaN层4、有源区5、电子阻挡层6和P型GaN层7，如图1所示。但是上述结构的P-GaN层7存在以下缺点：首先，P-GaN的浓度相对比较低；其次，它的迁移率也比较低；再次，在P-GaN的势垒高度低于P-AlGaN,限制一定的载流子移动；最后，P-GaN的晶体质量相对比较差，有一定的缺陷密度。因此，P-GaN会影响LED的光电特性。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种具有高空穴浓度P-GaN蓝光LED外延结构。它具有较高的势垒高度，使载流子更容易跃迁到有源区，能够有效提高空穴浓度和迁移率，改善晶体质量，从而提高LED的亮度。

为了达到上述发明目的，本发明的技术方案以如下方式实现：

一种具有高空穴浓度的P-GaN蓝光LED外延结构，它从下至上依次包括蓝宝石衬底、AlN缓冲层、U型GaN层、N型GaN层、有源区、电子阻挡层和P型GaN层。其结构特点是，所述P型GaN层从下至上依次包括交替生长的AlxGa1-xN层和MgN-In层，位于最顶层的MgN-In层上方置有P-AlGaN层。

在上述的蓝光LED外延结构中，所述AlxGa1-xN层和MgN-In层交替生长周期为1-50个周期，生长AlxGa1-xN层的厚度为10-1000埃，其中Al组分为0<x<1。生长MgN-In层的厚度为5-500埃，其中In浓度为5x10¹⁷~1x10²³cm³。生长P-AlGaN层厚度为5-500nm,其中，Mg的掺杂浓度为5x10¹⁷~1x10²³cm³。

在上述的蓝光LED外延结构中，所述P型GaN层生长温度为800-1200℃，生长压力为75-1000mbar，在氮气、氢气或者氢氮混合气环境中生长。

在上述的蓝光LED外延结构中，所述P型GaN层采用Pss衬底、平衬底、非极性衬底、Si衬底或者SiC衬底任一种。

在上述的蓝光LED外延结构中，所述AlxGa1-xN层采用P-AlGaN层、P-AlGaInN层、AlGaInN层、P-AlInN层或者AlInN层任一种。

本发明由于采用了上述结构，将P型GaN层改变为AlxGa1-xN层和MgN-In层交替生长的结构，由于AlGaN材料特性能整体提高势垒高度，虽然迁移率有所降低。但是，有更多的载流子跃迁到有源区，提高电子与空穴复合的效率。同时，本发明通过AlxGa1-xN层和MgN-In层交替生长，可以改善晶体质量、提高迁移率，增加空穴浓度，从而进一步提高LED的出光效率。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

附图说明

图1是现有技术中LED外延结构示意图；

图2是本发明中LED外延结构示意图。

具体实施方式

参看图2，本发明的具有高空穴浓度P-GaN蓝光LED外延结构从下至上依次包括蓝宝石衬底1、AlN缓冲层2、U型GaN层3、N型GaN层4、有源区5、电子阻挡层6和P型GaN层7，其中的P型GaN层7包括AlxGa1-xN层8、MgN-In层9和P-AlGaN层10。

实施例一：