[发明专利]一种新型氮化物发光二极管

说明书

本发明公开了一种新型氮化物发光二极管，包括衬底，以及依次位于衬底上的缓冲层、非掺杂氮化物层、n型氮化物层、有源层、电子阻挡层和p型氮化物层；其中：所述p型氮化物层包括依次位于电子阻挡层上的空穴注入层、空穴扩散层和p型接触层，所述电子阻挡层为厚度1~10 nm的AlN。本发明的优点在于：采用带隙宽度大（6.2eV）且厚度薄（1~10 nm）的氮化铝电子阻挡层，可有效防止电子从有源层向p型氮化物层溢流，氮化铝电子阻挡层的厚度薄，可避免阻碍空穴从p型氮化物层向有源层迁移；同时在空穴注入层和p型接触层之间插入10~50 nm厚的p型Al_xIn_yGa_1‑x‑yN作为空穴扩散层，其带隙宽度大于p型接触层和空穴注入层的带隙宽度，可以提高p型氮化物层中空穴的侧向扩展能力。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种新型氮化物发光二极管。

背景技术

发光二极管（Light emitting diodes，LED）是一种电致发光器件，具有节能、环保、安全、寿命长、功耗低、亮度高、防水、微型、光束集中、维护简便等优点，被广泛应用在交通信号灯、路灯以及大面积显示等领域。特别是近年来氮化物发光二极管的快速发展，使以蓝光发光二极管为基础的白光照明更成为目前的研究热点。

传统的发光二极管的基本外延结构包括缓冲层、非掺杂氮化物层、n型氮化物层、有源层和p型氮化物层。通过在发光二极管两端加载正向电压，n型氮化物层提供的电子和p型氮化物层提供的空穴在有源层中复合产生光子，从而将电能转化为光能。在现今的氮化物发光二极管中，电子的迁移率比空穴的迁移率快10倍以上，当二极管处于工作状态时，电子很容易从n型氮化物层快速的穿越过有源层，而溢流到p型氮化物层，失去与空穴在有源层中复合的机会。目前，多数氮化物发光二极管的外延结构采取在有源层与p型氮化物层之间设置氮化铝镓电子阻挡层（一般为厚度10~50 nm的AlGaN，其中Al的组分在0.2~0.6），以减少电子溢流的问题。为了提高氮化铝镓电子阻挡层对电子的阻挡能力，需要提高氮化铝镓电子阻挡层中铝组分的含量或增加氮化铝镓电子阻挡层的厚度，铝组分较高或厚度较厚的氮化铝镓电子阻挡层除了能减少有源层中电子溢流到p型氮化物层的问题，还能增加p型氮化物层中空穴的侧向扩展能力，从而提高空穴注入到有源层中的均匀性，有助于提高发光二极管的发光效率。然而氮化铝镓电子阻挡层的铝组分过高或厚度过厚，将导致材料间极化效应和应力作用增大，从而产生一个过高的价带势垒，阻碍空穴从p型氮化物层向有源层迁移，降低空穴注入到有源层的效率，使氮化物发光二极管的发光效率下降，存在不足。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种新型氮化物发光二极管，解决了现有技术中，由于氮化铝镓电子阻挡层的铝组分过高或厚度过厚，引起的空穴注入到有源层的效率偏低，而导致发光二极管发光效率下降的问题。

（二）技术方案

为实现所述目的，本发明提供如下技术方案：一种新型氮化物发光二极管，包括衬底，以及依次位于衬底上的缓冲层、非掺杂氮化物层、n型氮化物层、有源层、电子阻挡层和p型氮化物层；其中：所述p型氮化物层包括依次位于电子阻挡层上的空穴注入层、空穴扩散层和p型接触层，所述电子阻挡层为厚度1~10 nm的AlN，所述空穴扩散层为厚度10~50 nm的p型Al_xIn_yGa_1-x-yN，其中0.05≤x≤0.5、0≤y≤0.03。

其中：所述空穴注入层为厚度10~50 nm的p型GaN，Mg的掺杂浓度为5E19~5E20cm^-3。

其中：所述空穴扩散层中Mg的掺杂浓度为3E18~3E19cm^-3。

其中：所述p型接触层为厚度6~60 nm的p型GaN，Mg的掺杂浓度为5E19~2E21cm^-3。