[发明专利]一种极性半导体发光二极管

说明书

本发明公开了一种极性半导体发光二极管，属于半导体器件技术领域，在不需要采用非极性AlInGaN半导体衬底材料的基础上，解决极性半导体发光二极管的发光效率退化问题。所述极性半导体发光二极管包括依次布置的重掺杂的N型接触层、重掺杂的P型有源区和肖特基金属层，所述重掺杂的P型有源区和所述肖特基金属层之间为肖特基接触。本发明提供的极性半导体发光二极管适用于强光照明和强光显示的设备，对节能和有效利用资源有重大意义。

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，尤其涉及一种极性半导体发光二极管。

背景技术

目前，极性半导体发光二极管主要包括N型接触层、重掺杂的P型接触层以及位于N型接触层和重掺杂的P型接触层之间的有源区；其中，重掺杂的P型接触层的外侧和N型接触层的外侧分别设置有欧姆金属层，重掺杂的P型接触层的内侧和N型接触层的内侧分别设置有用于包裹有源区的宽禁带包裹层。工作时，示例性的，空穴从高掺杂的P型接触层注入到有源区，电子从N型接触层注入到有源区，空穴和电子能够在有源区中通过辐射复合发光。

理论上，极性半导体发光二极管的发光效率与正向电流密度成正比。但是，在实际应用中，当极性半导体发光二极管由于需要具有较大的发光强度而注入大电流时，发光效率反而会如图1所示的大幅度减小，这个现象被称为发光效率退化现象。

现有技术中，一般采用非极性铝铟镓氮(AlInGaN)半导体衬底材料来改善发光效率退化现象。但是，在非极性铝铟镓氮半导体衬底材料的制备过程中，采用金属有机化合物化学气相沉淀技术(MOCVD)生长氮化铝(AlN)材料需要高温，而生长氮化铟(InN)材料需要低温，氮化铝(AlN)和氮化铟(InN)在生长温度上的差异导致生长非极性铝铟镓氮(AlInGaN)半导体衬底材料非常困难。而且，MOCVD技术通常采用蓝宝石或硅111作为衬底，生长的氮化物需要与蓝宝石或硅111兼容，而这些与蓝宝石或硅111兼容的氮化物生长出来的晶体结构大部分都是六方晶格结构，这种六方晶格结构的氮化物具有很强的内建极化电场，很难达到作为非极性半导体衬底材料的要求。因此，高质量的非极性铝铟镓氮(AlInGaN)半导体衬底材料仅限于实验阶段，还无法实现工业化和商业应用。

发明内容

本发明提供了一种极性半导体发光二极管，在不需要采用非极性铝铟镓氮(AlInGaN)半导体衬底材料的基础上，解决极性半导体发光二极管的发光效率退化的问题，使得极性半导体发光二极管具有高效能、高亮度的特点。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种极性半导体发光二极管，包括依次布置的重掺杂的N型接触层、重掺杂的P型有源区和肖特基金属层，重掺杂的P型接触层和肖特基金属层之间为肖特基接触。

与现有技术相比，本实施例提供的极性半导体发光二极管包括依次布置的重掺杂的N型接触层、重掺杂的P型有源区和肖特基金属层。经试验证明，在本发明提供的极性半导体发光二极管中，极化引起的电荷并不位于重掺杂的P型有源区的外表面，而是位于重掺杂的P型有源区接近表面的体内，这样就可以使得肖特基金属层向重掺杂的P型有源区内注入少数空穴载流子。这与现有技术中非极性半导体的肖特基接触有着本质的区别(非极性半导体的肖特基接触通常会注入多数空穴载流子)，少数空穴载流子的注入并不会在极性半导体发光二极管内部引起较大的空穴电流，因此，本发明提供的极性半导体发光二极管的结构可以大大减少流过重掺杂的P型有源区的空穴电流密度，从而避免在大电流注入时出现极性半导体发光二极管发光效率退化的现象。

而且，由于重掺杂的P型有源区的两侧没有设置宽禁带包裹层，也不存在现有技术中的重掺杂的P型接触层，这样空穴载流子能够直接从肖特基金属层注入到重掺杂的P型有源区，使得注入的空穴电流密度大小不再受重掺杂的P型接触层的饱和电流限制，这样在大电流注入时极性半导体发光二极管的发光效率的退化可以小到忽略不计，在不需要采用非极性铝铟镓氮(AlInGaN)半导体衬底材料的基础上，有效地解决了极性半导体发光二极管的发光效率退化现象。

附图说明