[实用新型]一种GaAs基改良窗口层结构的黄绿光LED

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种GaAs基改良窗口层结构的黄绿光LED，属于光电子技术领域。

背景技术

LED自身特征具备体积小，重量轻，发热量少，耗电量小，寿命长，单色性好，响应速度快，环保，抗震性好等优点，因而被广泛应用于各个领域。随着技术的不断进步，人们生活理念的改变，四元系AlGaInP黄绿光发光二极管广泛应用于信号指示、交通指示、汽车照明、特种照明等各个领域。四元系AlGaInP材料随着波长的变短，有源层Al组分不断升高，Al原子与氧或碳原子结合导致材料产生严重的晶格缺陷，发光效率下降；另一方面黄绿光的能带由于Al组分的比例提高，能隙由直接能隙逐步转变成间接能隙，内量子效率进一步大幅下降，致使黄绿光波段LED产品光效较低；同时，利用有机金属气相沉积(MOCVD)技术生产时，由于载片盘边缘外延沉积效率差，外延片生长后边缘性能差，生产良率低，此类问题在工艺窗口更极限的黄绿光波段体现更为明显。

常规的LED结构包括在GaAs衬底上由下至上依次包括GaAs低温缓冲层、Bragg反射镜层、AlInP下限制层、多量子阱发光区、AlInP上限制层和p-GaP或Al_xGa_1-xAs窗口层。窗口层材料，一般选取宽带隙材料GaP或Al_xGa_1-xAs。GaP材料的化学稳定性好，具有高电导率和对AlGaInP发光波长全透明的特点，作为透光窗口能获得高的外量子效率，但GaP材料相对AlGaInP材料晶格失配度可达到-3.6％，非常大。导致在界面形成的网状位错密度增加，界面处晶格质量差，电子迁移率低，不仅影响电流的扩展，而且容易导致器件的可靠性和稳定性问题。Al_xGa_1-xAs材料作为电流扩展层材料，本身与AlGaInP材料晶格匹配，能被P型重掺杂且载流子迁移率较高，但是Al_xGa_1-xAs材料由于含有铝组分，电流扩展层中铝容易与氧、水等反应而变质，影响器件的可靠性。中国专利文件(申请号201610191079.X)公开了一种砷化镓基高电压黄绿光发光二极管芯片及其制作方法，在p型载流子限制层上依次沉积形成GaP电阻层和GaP窗口层，形成的产品在p型载流子限制层和GaP窗口层之间还设置了GaP电阻层，该专利只有一个常规GaP窗口层。目前现有技术中尚无对窗口层的改进方案。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种GaAs基改良窗口层结构的黄绿光LED；

本实用新型利用MOCVD技术在GaAs衬底上生长AlGaInP材料，在GaAs衬底上由下至上依次包括GaAs低温缓冲层、Bragg反射镜层、AlInP下限制层、多量子阱发光区、AlInP上限制层和(Al_x2Ga_1-x2)_y2In_1-y2P第一窗口层，p-GaP第二窗口层。此结构集GaP和(Al_x2Ga_1-x2)_y2In_1-y2P材料的优点于一体，第一窗口层能被P型重掺杂且载流子迁移率较高，与常规结构晶格匹配，电子迁移率高，第二窗口层能避免材料的氧化，保证电流扩展和光学特性，提高了器件的可靠性、稳定性。

本实用新型的技术方案为：

一种GaAs基改良窗口层结构的黄绿光LED，由下至上包括GaAs衬底、GaAs低温缓冲层、Bragg反射镜层、AlInP下限制层、多量子阱发光区、AlInP上限制层、P型(Al_x2Ga_1-x2)_y2In_1-y2P第一窗口层和P型GaP第二窗口层，Bragg反射镜层为AlGaAs或AlAs，其中0≤x2，y2≤1。

根据本实用新型优选的，所述GaAs低温缓冲层、Bragg反射镜层、AlInP下限制层的N型掺杂源为Si₂H₆；所述AlInP上限制层和(Al_x2Ga_1-x2)_y2In_1-y2P第一窗口层的掺杂源均为Cp₂Mg，P型GaP第二窗口层的P型掺杂源为Cp₂Mg或CBr₄。