[发明专利]一种半导体发光二极管的结构及其制作方法

说明书

本发明公开了一种半导体发光二极管的结构及其制作方法，其结构以及采用该制作方法制作的半导体发光二极管能够提升光提取效应，提升发光效率；本发明公开的一种半导体发光二极管的结构在第一、第二有源层的V形坑连接界面具有第一纳米锥；第二有源层的每对量子阱界面位置对应的V形坑斜面具有磁性纳米颗粒，第二有源层的每对量子阱界面位置对应的第一纳米锥中心具有第一金属纳米颗粒；V形坑与第一纳米锥间隙填充透明隔离层，其上方沉积第一电子阻挡层，第一p型半导体层、第二p型半导体层；第一纳米锥的高度高于第二p型半导体层，高于第二p型半导体的第一纳米锥斜面具有第二纳米锥，第二纳米锥的底部和顶端具有第二金属纳米颗粒。

技术领域

本发明涉及半导体光电器件领域，尤其涉及氮化物半导体发光二极管的结构和制作方法领域。

背景技术

现今，发光二极管(LED)，特别是氮化物半导体发光二极管因其较高的发光效率，在普通照明领域已取得广泛的应用。因氮化物半导体发光二极管的底层存在缺陷，导致生长量子阱时缺陷延伸会形成V形坑(V-pits)。V形坑的侧壁的势垒大于多量子阱的势垒，导致电子不易跃迁进入V-pits的缺陷非辐射复合中心，同时，V形坑侧壁可对多量子阱发出的光进行反射，改变发光角度，降低全反射角对出光影响，提升光提取效率，提升发光效率和发光强度。

具体的，传统的氮化物半导体发光二极管，因晶格失配和热失配在半导体生长过程中会形成缺陷，生长多量子阱时该位错会延伸形成V形坑(V-pits)，如图1所示；因V形坑的侧壁的势垒大于多量子阱的势垒，导致电子不易跃迁进入V形坑的缺陷非辐射复合中心，同时，V形坑侧壁可对多量子阱发出的光进行反射，可改变发光角度，降低全反射角对出光影响，提升光提取效率，提升发光效率和发光强度。

传统的多量子阱的V形坑开口向上，随着量子阱对数的增加，其V形坑的开口越大；V形坑的开口不能无限增加，过大的开口会产生大量非辐射复合中心，引起亮度下降。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种半导体发光二极管的结构及其制作方法，其结构以及采用该制作方法制作的半导体发光二极管能够提升光提取效应，提升发光效率。

为了达到上述目的，

本发明公开的一种半导体发光二极管的结构采用以下技术方案予以实现：

一种半导体发光二极管的结构，包括衬底，缓冲层，n型半导体层，具有x对多量子阱的第一有源层，具有y对多量子阱的第二有源层，第一有源层和第二有源层形成V形坑，所述第一、第二有源层的V形坑连接界面具有第一纳米锥(需要说明的是，本发明所述的纳米锥也可以是纳米柱，此时，纳米锥的斜面与水平面的夹角为90度)；所述V形坑斜面、第一纳米锥斜面具有一层与第一p型半导体层连接的导电通道；所述第二有源层的每对量子阱界面位置对应的V形坑斜面具有磁性纳米颗粒，所述第二有源层的每对量子阱界面位置对应的第一纳米锥中心具有第一金属纳米颗粒；所述的V形坑与第一纳米锥间隙填充透明隔离层，及在其上方沉积的第一电子阻挡层，第一p型半导体层、第二p型半导体层；所述第一纳米锥的高度高于第二p型半导体层，高于第二p型半导体层的第一纳米锥斜面具有第二金属纳米颗粒及相连的第二纳米锥，所述的第二纳米锥的底部和顶端具有第二金属纳米颗粒。利用第二有源层每对量子阱界面位置的第一纳米锥中心的金属纳米颗粒和V形坑斜面的磁性纳米颗粒，在电流注入条件下，第二有源层形成电磁、磁光与表面等离激元多重共振耦合效应，提升有源层的量子发光效率，同时，利用第一纳米锥顶端、第二纳米锥及其第二金属纳米颗粒形成表面粗化效应与表面等离激元第二耦合效应提升光提取效率，第一与第二耦合效应相垒加，从而提升半导体发光二极管的发光效率。

作为本发明的一种半导体发光二极管的结构的一种优选实施方式：所述第一有源层具有x对多量子阱，第二有源层具有y对多量子阱，x≥2，y≥2，优选x＝3，y＝3。