[发明专利]一种在GaAs衬底上生长的蓝光LED外延结构

说明书

技术领域

本发明涉及发光二极管技术领域，特别是在GaAs衬底上生长的蓝光LED外延结构及生长方法。

背景技术

随着蓝光GaN基LED应用越来越广泛，人们对蓝光GaN基LED的亮度更加关注，近年来LED研究学者通过调整蓝宝石图形化衬底规格、Si衬底、SiC、ZnO，进行开发蓝光LED 。目的是降低成本和提高外延晶体质量，从而推动蓝光LED的快速发展。

现有技术中绝大部分蓝光LED均是在蓝宝石衬底、SiC衬底以及最新开发的Si衬底上生长。

传统的蓝光GaN基LED外延结构如图1所示，从下到上依次为：蓝宝石图形化衬底1、AlN的缓冲层2、U型GaN层3、N型GaN层4、有源层5、P型AlxGa1-xN电子阻挡层6和P型GaN层7。现有技术应用较多的是在蓝宝石衬底上先镀好缓冲层，以提高生产效率，降低整体成本。但是其本身价格昂贵，因此成本降低幅度不大。同时，在垂直结构方面制作工艺比较困难，以及P型掺杂浓度比较低。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种在GaAs衬底上生长的蓝光LED外延结构。它采用GaAs衬底，具有品质高、易解离且成本相对比较低的特点，而且易做垂直结构、易于p型掺杂，可提高出光效率。

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：

一种在GaAs衬底上生长的蓝光LED外延结构，它从下至上依次包括衬底、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，所述衬底为GaAs衬底，所述缓冲层包括ZnO缓冲层和生长在ZnO缓冲层上的金属氮化物缓冲层，所述U型GaN层从下至上依次包括U1型GaN层、布拉格反射层和U2型GaN层。

在上述蓝光LED外延结构中，所述ZnO缓冲层的生长厚度为5-30nm,生长温度为500-800°。

在上述蓝光LED外延结构中，所述金属氮化物缓冲层的厚度为5~30nm，生长温度为500-800°，金属氮化物缓冲层为AlN缓冲层、GaN缓冲层或AlGaN缓冲层中任意一种。可以为生长GaN材料提供一个缓冲，降低一定的应力。

在上述蓝光LED外延结构中，所述U1型GaN层的厚度为1um~5um,生长温度为900-1200度。提供第一个晶体质量较好的本征半导体。

在上述蓝光LED外延结构中，所述布拉格反射层为超晶格GaN /AlGaN，所述超晶格GaN /AlGaN为GaN层和AlGaN层交替生长，生长周期数为3-20，其中GaN厚度为1-50nm,AlGaN厚度为1-50nm, AlGaN的Al组份为0.2~0.6。所述布拉格反射层的生长温度在900-1200度。布拉格反射层主要是反射有源区向下的光，降低GaAs衬底对光的吸收，提高亮度。

在上述蓝光LED外延结构中，所述U2型GaN层的厚度为1-5um,生长温度在900-1200度。提供第二个晶体质量较好的本征半导体。

本发明由于采用了上述结构，通过GaAs衬底可以直接做垂直结构，增加出光面积。通过ZnO和AlN缓冲层降低GaAs衬底与GaN材料的晶格匹配度，提高晶体质量。其次，GaAs衬底会获得更高的P型掺杂浓度，从而提升波函数的复合效率，进而获得更高的亮度。在GaAs衬底上生长蓝光LED外延结构，降低了生产蓝光LED的成本，同时，有助于垂直结构的开发，获得更高的P型掺杂浓度。

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为现有技术中LED外延结构示意图；

图2为本发明在GaAs衬底上生长蓝光LED的外延结构示意图。

具体实施方式