[发明专利]发光二极管的芯片及其量子阱结构和制造方法

说明书

本发明公开了一发光二极管的芯片及其量子阱结构和制造方法，其中所述发光二极管的芯片包括依次层叠的一衬底、一氮化镓缓冲层、一N型氮化镓层、一量子阱结构、一P型电子阻拦层以及一P型氮化镓层，其中所述量子阱结构包括至少两量子阱层，每个所述量子阱层依次层叠地形成于所述N型氮化镓层，其中至少一个所述量子阱层形成复合阱，通过这样的方式，所述量子阱结构在提供更为密集和均匀的发光量子点的同时增加电子空穴波函数的交迭程度，从而提高所述发光二极管的发光效率。

技术领域

本发明涉及一LED芯片，特别涉及一发光二极管的芯片及其量子阱结构和制造方法。

背景技术

由于发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)具有低耗能、小尺寸以及高可靠性等优点，这使得发光二极管在日常照明、车辆照明、指示以及显示等领域都得到了大规模的应用，其中发光二极管的芯片在外接激励下发光，从而使得芯片成为了发光二极管的核心部件，因此，如何制作高质量的芯片以优化发光二极管的整体发光性能对于发光二极管来说是特别重要的。

由于III-V族氮化物是直接带隙半导体，具有禁带宽度大、击穿电场高、电子饱和迁移率高等优异的物理特性，近年来，III-V族氮化物的发光二极管在电学、光学等领域都受到了广泛的关注，其中以GaN基为主要材料的蓝光、白光的发光二极管已经实现了超过以往任何常规的光源的发光效率，使得以GaN基为主要材料的蓝光、白光的发光二极管被广泛地应用于各种新兴行业。在发光二极管结构中，主要发光区域集中在量子阱有源区，由于发光二极管需要通过量子阱有源区的区域内的电子和空穴的有效辐射复合而发光，因此，量子阱的形状、组分以及量子阱的生长方法均是影响发光二极管功率的关键因素。图1A至图1D示出了传统的发光二极管的量子阱有源区的量子阱结构，其中图1A示出的传统的发光二极管的量子阱结构方形阱(矩形阱)、图1B示出的传统的发光二极管量子阱结构梯形阱、图1C示出的传统的发光二极管量子阱结构V形阱、图1D示出的传统的发光二极管量子阱结构阶梯阱(台阶阱)，无论是方形阱、梯形阱、V形阱还是阶梯阱，传统的发光二极管的量子阱结构均为单一类型阱，这导致传统的发光二极管的发光效率受到了较大的限制。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一发光二极管的芯片及其量子阱结构和制造方法，使所述发光二极管的发光功率能够被有效地提升。

本发明的一个目的在于提供一发光二极管的芯片及其量子阱结构和制造方法，使所述发光二极管的发光性能能够被有效地优化。

本发明的一个目的在于提供一发光二极管的芯片及其量子阱结构和制造方法，其中所述发光二极管提供一量子阱结构，所述量子阱结构为复合阱，以使所述量子阱结构在提供更为密集和均匀的发光量子点的同时增加电子空穴波函数的交迭程度，从而提高所述发光二极管的发光效率。

本发明的一个目的在于提供一发光二极管的芯片及其量子阱结构和制造方法，其中所述量子阱结构的复合阱为V形阱和阶梯阱的复合，从而使得所述量子阱能够在提供更为密集和均匀的发光量子点的同时增加电子空穴波函数的交迭程度。

本发明的一个目的在于提供一发光二极管的芯片及其量子阱结构和制造方法，其中所述发光二极管的芯片提供一盖帽层，所述盖帽层层叠于所述量子阱结构，以供维持所述量子阱结构的晶体质量，从而避免在后续的高温生成工艺中对所述量子阱结构的组分和结构的破坏。

依本发明的一个方面，本发明提供一发光二极管的芯片，其包括：

一衬底；

一缓冲层，其中所述缓冲层层叠于所述衬底；

一N型导电层，其中所述N型导电层层叠于所述缓冲层；

一有源区，其中所述有源区由循环生长的量子垒层和量子阱结构构成，其中所述量子阱结构包括至少两部分量子阱层，每部分所述量子阱层依次层叠且被设置于所述N型导电层之上，其中至少一个部分所述量子阱层形成复合阱；