[发明专利]一种氮化物半导体发光二极管

说明书

本发明公开一种氮化物半导体发光二极管，包括：N型氮化物半导体，多量子阱和P型氮化物半导体，所述多量子阱由阱层和垒层组成的周期结构，多量子阱的阱层两侧具有局域量子态量子限制层，该局域量子态量子限制层至少由4组子局域量子态层和子垒层构成，分别包括第一、二、三、四子局域量子态层和第一、二、三、四子垒层。每一周期量子阱的子阱层两侧的局域量子态量子限制层形成局域量子态，从而提升量子阱的电子和空穴的注入效率、限制效应、量子尺寸效应和复合效率，提升发光效率和量子效率。

技术领域

本发明涉及半导体光电器件领域，特别是一种具有局域量子态量子限制层的氮化物半导体发光二极管。

背景技术

现今，氮化物半导体发光二极管（LED），因其较高的发光效率、波长连续可调、节能环保等优点，目前已广泛应用于室内白光照明、手机背光照明、电视背光照明、显示照明、路灯、景观灯等领域。采用量子结构的氮化物发光二极管通过局域量子限制作用，可提升有源区的电子和空穴波函数的交叠几率和复合效率，使量子效率再提升至一个新的台阶。传统意义上的超晶格和量子阱由两种组分不同、禁带宽度不同的超薄层材料形成的人工周期性结构。量子阱结构中的能带分裂成分立的量子能级，当势阱材料的厚度达到可比拟电子的德布罗意波长或与玻尔半径时，产生量子尺寸效应。采用多量子阱结构的氮化物发光二极管可在量子阱区域形成量子效应、量子限制效应、量子尺寸效应等，提升量子阱的电子和空穴的复合几率，从而使内量子效率可提升至75%以上。

为了进一步提升氮化物发光二极管的量子效率，有必要通过形成更强的量子结构来获得更好的量子效应，从而提升发光二极管的外量子效率。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种具有局域量子态量子限制层的氮化物半导体发光二极管，所述多量子阱的阱层由主阱层和局域量子态限制层组成，所述多量子阱的主阱层两侧具有局域量子态量子限制层，该局域量子态量子限制层至少由4组子局域量子态层和子垒层构成，每一周期多量子阱的主阱层两侧的局域量子态量子限制层形成局域量子态，从而提升量子阱的电子和空穴的注入效率、限制效应、量子尺寸效应和复合效率，提升发光效率和量子效率。

本发明公开一种具有局域量子态量子限制层的氮化物半导体发光二极管，包括N型氮化物半导体，多量子阱和 P型氮化物半导体，所述多量子阱由阱层和垒层组成的周期结构，多量子阱的主阱层两侧具有局域量子态量子限制层，该局域量子态量子限制层至少由4组子局域量子态层和子垒层构成，分别为第一、二、三、四子局域量子态层和第一、二、三、四子垒层。每一周期量子阱的主阱层两侧的局域量子态量子限制层形成局域量子态，从而提升量子阱的电子和空穴的注入效率、限制效应、量子尺寸效应和复合效率，提升发光效率和量子效率。

进一步地，所述第一和第四子局域量子态层的厚度为1~5埃米，优选2埃米，In组分从0渐变至0.1再渐变至0.05，在In组分变化至0.1位置无恒定的In组分区，形成In组分的陡峭尖谷区，不参与电子空穴复合发光；第一和第四子垒层的厚度为1~5埃米，优选2埃米，In组分0.05；

进一步地，所述第二和第三子局域量子态层的厚度为1~5埃米，优选2埃米，In组分从0.05渐变至0.15再渐变至0.05，在In组分变化至0.15位置无恒定的In组分区，形成In组分的陡峭尖谷区，不参与电子空穴复合发光；第二和第三子垒层，厚度为1~5埃米，优选2埃米，In组分为0.05；

进一步地，所述多量子阱的子阱层的厚度为20~40埃米，优选20埃米，In组分为0.15~0.25，优选0.2；所述多量子阱的子垒层厚度为50~150埃米，优选100埃米，In组分为0；

进一步地，所述多量子阱的周期数为n，其中n≥5；

进一步地，所述多量子阱的局域量子态量子限制层至少具有4组子局域量子态层，每周期的多量子阱具有不超过8组子局域量子态层，对In组分再进行细分，形成多组局域量子态层；