[发明专利]LED外延层结构、生长方法及具有该结构的LED芯片

说明书

技术领域

本发明涉及LED(发光二极光)领域，特别地，涉及一种LED外延层结构、生长方法及具有该结构的LED芯片。

背景技术

LED市场上现在要求LED芯片驱动电压低，特别是大电流下驱动电压越小越好、光效越高越好；LED市场价值的体现为(光效)/单价，光效越好，价格越高，所以LED高光效一直是LED厂家和院校LED研究所所追求的目标。参见图1，现有技术中所用LED外延层结构包括衬底1’和依次叠置于衬底1’顶面上的缓冲GaN层2’、U型GaN层3’、掺Si-N型GaN层4’、MQW层5’、P型AlGaN层8’、掺镁P型GaN层9’层。其中MQW层5’包括多个依次叠置的MQW单元。MQW单元包括依次叠置的In_XGa_(1-X)N51’层和GaN层52’。其中X的含量在MQW单元中恒定。该结构的LED外延层结构中MQW层5’发光效率较低，无法在相同电压条件下，获得较高的发光效率。

LED的光效很大程度和发光层材料特性相关，所以制作优良的发光层成为提高LED光效的关键；目前已知的方法例如：(1)阶梯阱；(2)势磊应力释放层等等；

发明内容

本发明目的在于提供一种LED外延层结构和生长方法，以解决现有技术中LED芯片电压不变的情况下，亮度无法进一步提高的技术问题。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种LED外延层结构，包括依次叠置的掺Si-N型GaN层、MQW层和P型AlGaN层，所述MQW层包括多个依次叠置的MQW单元，所述MQW单元包括叠置的In_XGa_(1-X)N层和GaN层，由所述掺Si-N型GaN层向P型AlGaN层方向，各所述In_XGa_(1-X)N层中的X由0.05～0.3匀速渐变至0.3～0.05。

进一步地，所述MQW单元的个数为14～16个。

进一步地，各所述In_XGa_(1-X)N层的厚度为2.5～3nm。

进一步地，各所述GaN层的厚度为11～12nm。

进一步地，P型AlGaN层的厚度为20～30nm。

进一步地，掺Si-N型GaN层厚度为3～4μm。

本发明的另一方面还提供了一种如上述LED外延层结构的生长方法，包括在衬底顶面上方依次生长掺Si-N型GaN层，MQW层和P型AlGaN层，生长所述MQW层的步骤包括依次叠置生长多个MQW单元，生长各所述MQW单元的步骤包括依次叠置生长In_XGa_(1-X)N层和GaN层，生长各所述In_XGa_(1-X)N层的步骤中，所述In_XGa_(1-X)N层的生长温度为700～750℃，In的流速由700～2000sccm匀速渐变至2000～700sccm。

进一步地，各所述GaN层的生长温度为800～850℃。

进一步地，生长所述掺Si-N型GaN层的步骤中，Si掺杂浓度为1E+19-2E+19；优选生长所述P型AlGaN层的步骤中，生长温度为900～930℃，Al的掺杂浓度为1E+20～2E+20。

根据本发明的另一方面还提供了一种具有如上述的LED外延层结构的LED芯片。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的LED芯片从In组分渐变出发，通过调整多量子阱层中In组分分布的起伏，增加发光层准量子点的数目，提高电子和空穴波函数的交叠积分，提高电子和空穴的复合效率。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是现有技术中LED外延层结构的示意图；

图2是现有技术中LED外延层结构能带示意图；

图3是本发明优选实施例的LED外延层结构示意图；

图4是本发明优选实施例的LED外延层结构能带示意图；

图5是本发明优选实施例的亮度结果示意图；以及

图6是本发明优选实施例的亮度结果示意图。

具体实施方式