[实用新型]LED外延结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体发光器件技术领域，尤其涉及一种LED外延结构。

背景技术

发光二极管（Light-EmittingDiode，LED）是一种能发光的半导体电子元件。这种电子元件早在1962年出现，早期只能发出低光度的红光，之后发展出其他单色光的版本，时至今日能发出的光已遍及可见光、红外线及紫外线，光度也提高到相当的光度。而用途也由初时作为指示灯、显示板等；随着技术的不断进步，发光二极管已被广泛的应用于显示器、电视机采光装饰和照明。

LED外延工艺中，利用化学气相沉积（MOCVD）方法外延生长的GaN材料，其位错位密度高达10⁸-10¹⁰/cm²，在其表面生长低温InGaN/GaN量子阱时，会在位错处形成V型坑（V-pits）。InGaN/GaN量子阱的发光效率很大程度上取决于V型坑的大小和密度。在后续的步骤中，必须生长一层或多层结构将V型坑填平，否则最终制备出的LED芯片会有严重的反向漏电问题，并且抗静电能力也很差。

为更好地填平V型坑，已知的技术通常采用高温层（包括GaN层、或AlN层、或AlGaN层、或AlInGaN层中的一种或几种的复合层），以增强晶体的横向生长能力，将V型坑填平。然而，在之前步骤中生长的InGaN/GaN量子阱中的In-N键能很小，在后面步骤中采用高温生长工艺，有一部分In-N键会受热断裂，InGaN/GaN量子阱结构遭受破坏，从而影响内量子效率（IQE）。在另一方面，该高温层必须要有足够的厚度才能足以填平V型坑，而该高温层通常是p型掺杂，由于Mg-H以及C杂质的存在，具有一定厚度的高温p型层对InGaN/GaN量子阱发出的光有吸收效应，这就降低了外量子效率（EQE）。这两个方面都会影响GaN基LED的发光效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种LED外延结构，从内量子效率和外量子效率两个方面提升LED亮度。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供的技术方案如下：

一种LED外延结构，所述LED外延结构从下向上依次包括：

衬底；

位于衬底上的n-GaN层；

位于n-GaN层上的InGaN/GaN量子阱层，所述InGaN/GaN量子阱层包括若干周期堆叠的GaN势垒层和InGaN势阱层，所述InGaN/GaN量子阱层上形成有若干V型坑；

位于InGaN/GaN量子阱层上的p-AlGaN层，所述p-AlGaN层填充InGaN/GaN量子阱层上的V型坑；

位于p-AlGaN层上的n-InGaN接触层。

作为本实用新型的进一步改进，所述InGaN/GaN量子阱层为低温InGaN/GaN量子阱层，包括：

在700℃~850℃下形成的GaN势垒层；

在600℃~750℃下形成的InGaN势阱层。

作为本实用新型的进一步改进，所述InGaN/GaN量子阱层包括6~15个周期堆叠的GaN势垒层和InGaN势阱层。

作为本实用新型的进一步改进，所述p-AlGaN层为在720℃~780℃下形成的低温p-AlGaN层，p-AlGaN层的厚度为50~200nm。

作为本实用新型的进一步改进，所述衬底和n-GaN层之间还包括GaN缓冲层。

作为本实用新型的进一步改进，所述衬底和n-GaN层之间还包括非故意掺杂GaN层。

实用新型的有益效果是：

在InGaN/GaN量子阱层之上的外延层，全部在低于GaN量子垒的温度下生长，以最大程度地减少对量子阱结构破坏，形成高质量的低温InGaN/GaN量子阱层，有利于提升内量子效率；

取消了现有技术中高温生长的p-GaN层，从而可降低吸光效应，有利于提升外部量子效率；

低温p-AlGaN层采用“In占位-H2蚀刻”生长方法，该方法可以在低温下将对在生长InGaN/GaN量子阱层时产生的V型坑有极强的修复功能，同时p-AlGaN层能够阻挡电子泄漏、增加空穴注入，提高光电转换效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一具体实施方式中LED外延结构的示意图。