[实用新型]高空穴注入效率的LED外延结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及发光二极管外延技术领域，特别是高空穴注入效率的LED外延结构。

背景技术

III-V族氮化物发光二极管具有高效、节能、环保、寿命长等优点，在固态照明领域有着重要的应用。随着III-V族氮化物发光二极管应用范围的增加，对发光二极管的光电特性的要求也越来越高。

在现有技术中，由于极化效应、电子溢流造成的效率下降（EfficiencyDroop）现象，常用p型AlGaN作为电子阻挡层来减小电子溢流，提升亮度。但由于Mg在AlGaN的激活能高达150-250meV，使得在室温下的空穴浓度很低，只有少数的Mg可以被激活。随着Al浓度的增加，Mg在p型AlGaN电子阻挡层的激活能就越高，空穴浓度就越低，也越能阻挡空穴的注入，直接影响了发光二级管的发光效率。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本实用新型的目的是提供一种高空穴注入效率的LED外延结构。它采用由p型AlxGa1-xN层、AlN层和p型InyGa1-yN超晶格层构成电子阻挡层，通过应变和减小合金散射来提高空穴浓度和迁移率，提升发光二级管的发光效率。

为了达到上述发明目的，本实用新型的技术方案以如下方式实现：

高空穴注入效率的LED外延结构，从下至上依次包括衬底、GaN缓冲层、未掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱、电子阻挡层、P型GaN层和P型接触层。其中多量子阱由InGaN层和GaN层构成。其结构特点是，所述电子阻挡层从下至上依次由p型AlxGa1-xN层、AlN层和p型InyGa1-yN层构成，其中0<x≤0.3、0<y≤0.2。所述电子阻挡层包括8-12个生长周期，生长压力为100-200Torr，在氮气环境中生长。

在上述LED外延结构中，所述p型AlxGa1-xN层的厚度为40-60埃，生长温度为900-1100℃。

在上述LED外延结构中，所述AlN层的厚度为5-15埃，生长温度为900-1100℃。

在上述LED外延结构中，所述p型InyGa1-yN层的厚度为20-40埃，生长温度为900-1100℃。

在上述LED外延结构中，所述衬底为蓝宝石衬底、GaN衬底、Si衬底、SiC衬底或者LAO衬底中的任意一种。

本实用新型由于采用了上述结构，即采用p型AlxGa1-xN层、AlN层和p型InyGa1-yN超晶格层作为电子阻挡层。通过AlN层提供的应变来增加空穴浓度，并且能够通过减小合金散射的方式来提高空穴迁移率，从而减小电子溢流，提升LED亮度。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

参看图1，本实用新型高空穴注入效率的LED外延结构从下至上依次包括衬底1、GaN缓冲层2、未掺杂GaN层3、N型GaN层4、多量子阱5、电子阻挡层6、P型GaN层7和P型接触层8。其中电子阻挡层6包括8-12生长周期，每一个周期从下至上依次包含p型AlxGa1-xN层9、AlN层10和p型InyGa1-yN层11，生长压力为100-200Torr，在氮气环境中生长。p型AlxGa1-xN层9的厚度为40-60埃，AlN层10的厚度为5-15埃，p型InyGa1-yN层11的厚度为20-40埃，生长温度为900-1100℃。

本实用新型LED外延结构采用以下具体实施方式：

实施例一：

（1）将蓝宝石衬底1在1000℃下进行高温清洁处理，时间为10min，然后进行氮化处理。

（2）将温度降低至500℃，生长GaN缓冲层2，厚度为100埃，压力为300Torr。

（3）不通三甲基镓（TMGa），将温度升高至1000℃，对GaN缓冲层2进行退火处理，时间为3min，然后通入TMGa生长未掺杂GaN层3，厚度为1μm，压力为300Torr。

（4）通入乙硅烷，温度为1000℃，生长N型GaN层4，厚度2μm，压力为100Torr。

（5）N型GaN层4生长结束后，生长多量子阱5，多量子阱5由InGaN层13和GaN层12构成。GaN层12的生长温度为800℃，厚度为100埃，InGaN层13的生长温度为750℃，厚度为28埃，多量子阱5的生长压力为100Torr，多量子阱5的周期数为8，在氮气环境中生长。