[发明专利]一种氮化物发光二极管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体光电器件制备领域，尤其涉及氮化物发光二极管及其制备技术。

背景技术

宽禁带III-V族半导体材料的迅猛发展使得高亮度发光二极管实现了绿光到近紫外产品的商业化。但制约氮化镓基发光二极管进一步走向半导体照明的主要因素是大电流下光电转换效率降低的问题，即Droop问题。大电流下多量子阱区载流子泄漏是引发Droop问题的重要原因之一，采用AlGaN层或AlGaN超晶格电子阻挡层能够有效抑制Droop效应。但采用AlGaN层或AlGaN超晶格电子阻挡层往往带来工作电压的升高，其较为重要的原因是AlGaN层中空穴浓度低。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种氮化物发光二极管，在电子阻挡层中引入第一掺杂层，第一掺杂层采用交替通入In源和Mg源的方法来提升第二掺杂层中的Mg并入效率，从而提升电子阻挡层中的空穴浓度，降低电子阻挡层的电阻，降低工作电压。

本发明的技术方案包括：一衬底、一低温缓冲层、一非掺氮化物层、一n型氮化物层、一多量子阱区、一高空穴浓度电子阻挡层、一p型氮化物层、一p型接触层以及一p型电极。其中，高空穴浓度电子阻挡层包含第一掺杂层及第二掺杂层，在第一掺杂层中采用了交替通入In源及Mg掺杂源的方式，使得生长前端保留有较高浓度的Mg原子，能够增加第二掺杂层中Mg的并入效率，增加空穴浓度，降低电阻率。

在上述方法中，第一掺杂层采用交替通入In源和Mg源的方式实现，具体方式为维持NH₃持续通入反应室，并进行以下步骤：

（1） 通入Mg源，持续时间为t₁；

（2）关掉Mg源，通入In源，持续时间为t₂；

（3）关掉In源，持续时间为t₃。

进一步地，在t₁时间内，只通入Mg源，能够使生长前端保留一定量的Mg原子。

进一步地，关掉Mg源后，在t₂时间内通入In源，能够使生长前端没有Mg原子或者Mg原子比较少的区域生产InN。

进一步地，由于InN的分解温度较低，容易分解，关掉In源，并持续t₃时间，能够使在t₂时间内生成的InN分解，留下较多的N原子悬挂键。

进一步地，在下一循环中，在t₁时间内再通入Mg源，能够在N原子悬挂键进一步处形成Mg原子层。

进一步地，时间t₁、t₂及t₃的范围为1~3600秒。

在一些实施例中，高空穴浓度电子阻挡层为体材料，可以包含1个第一掺杂层和1个第二掺杂层。

在一些实施例中，高空穴浓度电子阻挡层为超晶格结构，则包含相同数量的第一掺杂层和第二掺杂层。

进一步地，上述方法能够起到提升第二掺杂层的掺杂浓度，减小电阻率，降低器件的工作电压，尤其能降低大电流下器件的工作电压。

进一步地，上述方法能够起到提升LED器件光电转换效率，尤其能达到改善大电流下器件散热的目的。

附图说明

图1为采用本发明制备的一种氮化物发光二极管侧视图。

图2为实施例1的氮化物发光二极管高空穴浓度电子阻挡层生长过程示意图。

图3为实施例2的氮化物发光二极管高空穴浓度电子阻挡层结构示意图。

图4为实施例3的氮化物发光二极管高空穴浓度电子阻挡层结构示意图。

具体实施方式

为使本发明一种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。

本发明提供一种氮化物发光二极管及其制备方法，如图1所示出的发光二极管，从下至上依次为：一衬底101、一低温缓冲层102、一非掺氮化物层103、一n型氮化物层104、一多量子阱区105、一高空穴浓度电子阻挡层106、一p型氮化物层107、一p型接触层108以及一电极109。

其中高空穴浓度电子阻挡层包含第一掺杂层及第二掺杂层，在第一掺杂层中采用了交替通入In源及Mg掺杂源的方式，使得生长前端保留有较高浓度的Mg原子，能够增加第二掺杂层中Mg的并入效率，增加空穴浓度，减小电阻率，降低器件的工作电压，尤其能改善大电流注入下LED的光电转换效率。

实施例1