[发明专利]发光二极管

说明书

本发明提供一种具高带隙超晶格结构的发光二极管，依次包括：N型导通层，超晶格层，发光层、P型电子阻挡层,P型导通层，其特征在于：所述超晶格层位于所述N型导通层和发光层之间，其由周期结构堆叠而成，其中至少一个周期结构包含第一子层、第二子层和第三子层，其中所述第一子层的能隙Eg1、第二子层的能隙Eg2和第三子层的能隙Eg3的关系为Eg1<Eg2<Eg3，且第三子层的能隙Eg3大于所述电子阻挡层的能隙Eg。

技术领域

本发明涉及氮化镓半导体器件外延领域，具体涉及一种具有高带隙 (EnergyBandgap, 简称Eg) 超晶格的发光二极管。

背景技术

发光二极管（LED，Light Emitting Diode）是一种半导体固体发光器件，其利用半导体PN结作为发光材料，可以直接将电转换为光。一般具有蓝宝石衬底的正装芯片，由于散热的问题，容易过热使得芯片烧毁，因此相对无法操作在高的电流密度下。现阶段高功率垂直发光二极管是作为高电流操作的主要芯片型态，进一步发展出了垂直导通薄膜芯片发光二极管 (VTF LED)。

在紫外固化领域，垂直导通薄膜芯片发光二极管作为主要的发光光源，其一般操作于高电流以达高输出光功率，具有高可靠性，高热态操作稳定性。目前高功率紫外光源的设计除建立在这样的芯片型态上，对于外延结构设计的要求更高。

在一般的发光二极管的外延结构中，广泛采用P型电子阻挡层 (ElectronBlocking Layer，简称EBL) 技术，用以阻挡电子，防止溢流。目前已发展出各种不同型态的电子阻挡层，如带隙渐变式 (Al Slope EBL)、带隙堆叠超晶格式(AlGaN/GaN、AlN/AlGaN、AlGaN/InGaN等超晶格结构)、极化电场调整式 (AlInN EBL) 等。然而，电子阻挡层的一个大原则，通常为在整个外延结构除底层外 (深紫外 LED 中 AlN bulk底层带隙为整个外延结构中最高)，在最靠近活性层(active layer,MQW) 后的最高带隙层，作用为防止电流溢出MQW，提高辐射复合率 (Radiative-Recombination rate) 。

外延技术发展至今，P型电子阻挡层在外延结构设计中较难满足高亮度的需求。

发明内容

本发明提供了一种发光二极管结构，其可以满足高电流密度下达到高输出光功率，并且具有高可靠性，高热态操作稳定性。

本发明的技术方案为：在发光层与N型传导之间加入一超晶格层，此超晶格层之带隙高于P型电子阻挡层的带隙，为整个外延结构中最高，其由周期结构堆叠而成，其中至少一个周期结构包含第一子层、第二子层和第三子层，其中所述第一子层的能隙Eg1、第二子层的能隙Eg2和第三子层的能隙Eg3的关系为Eg1<Eg2<Eg3。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。

图1是一种常规发光二极管的外延结构的SIMS成分轮廓分析图。

图2为本发明实施例一发光二极管的结构示意图。

图3为本发明实施例一的波长-亮度散点图。

图4是本发明实施例一与常规结构的热冷态因子对比图。

图5是本发明实施例二发光二极管的结构示意图。

具体实施方式