[发明专利]氮化镓基发光二极管外延片及其制造方法有效
申请号: | 201910048012.4 | 申请日: | 2019-01-18 |
公开(公告)号: | CN109768133B | 公开(公告)日: | 2020-08-14 |
发明(设计)人: | 陶章峰;张武斌;乔楠;李鹏;胡加辉 | 申请(专利权)人: | 华灿光电(浙江)有限公司 |
主分类号: | H01L33/06 | 分类号: | H01L33/06;H01L33/14;H01L33/32;H01L33/00 |
代理公司: | 北京三高永信知识产权代理有限责任公司 11138 | 代理人: | 徐立 |
地址: | 322000 浙江省*** | 国省代码: | 浙江;33 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 氮化 发光二极管 外延 及其 制造 方法 | ||
本发明公开了一种氮化镓基发光二极管外延片及其制造方法,属于半导体技术领域。外延片的多量子阱层包括交替生长的InGaN量子阱层和量子垒层,量子垒层包括第一量子垒层和第二量子垒层,第二量子垒层为多量子阱层中最靠近电子阻挡层的一个量子垒层,第一量子垒层为除第二量子垒层之外的量子垒层,第一量子垒层为GaN层,第二量子垒层包括依次层叠的第一GaN子层、第二子层和第三子层,第一子层与量子阱层接触,第二子层和第三子层均包括交替生长的InGaN层和AlGaN层,第三子层中掺有Mg,第三子层中的InGaN层与电子阻挡层接触。本发明提供的发光二极管外延片可以提高空穴的浓度和注入效率,从而提高LED的发光效率。
技术领域
本发明涉及半导体技术领域,特别涉及一种氮化镓基发光二极管外延片及其制造方法。
背景技术
LED(Light Emitting Diode,发光二极管)是一种能发光的半导体电子元件。作为一种高效、环保、绿色新型固态照明光源,正在被迅速广泛地得到应用,如交通信号灯、汽车内外灯、城市景观照明、手机背光源等。
外延片是LED中的主要构成部分,现有的GaN基LED外延片包括衬底、以及依次层叠在衬底上的低温缓冲层、三维成核层、二维恢复层、未掺杂的GaN 层、N型层、多量子阱层、电子阻挡层和P型层,其中,多量子阱层包括交替生长的InGaN阱层和GaN垒层,电子阻挡层为P型AlGaN层。
在实现本发明的过程中,发明人发现现有技术至少存在以下问题:
多量子阱层的最后一个GaN垒层和P型AlGaN电子阻挡层之间由于晶格失配存在极化效应,导致电子阻挡层的能带向下弯曲,降低了电子阻挡层对于电子的阻挡作用。而电子具有较小的有效质量和较高的迁移率,因此电子可以轻易的越过电子阻挡层所形成的势垒,到达P型层与空穴发生非辐射复合,空穴的浓度和注入效率降低,LED的发光效率降低。
发明内容
本发明实施例提供了一种氮化镓基发光二极管外延片及其制造方法,可以提高空穴的浓度和注入效率,从而提高LED的发光效率。所述技术方案如下:
一方面,本发明提供了一种氮化镓基发光二极管外延片,所述氮化镓基发光二极管外延片包括衬底、以及依次生长在所述衬底上的低温缓冲层、三维成核层、二维恢复层、未掺杂的GaN层、N型层、多量子阱层、电子阻挡层和P 型层,所述多量子阱层包括交替生长的量子阱层和量子垒层,所述量子阱层为InGaN层,所述电子阻挡层为AlGaN层,
所述量子垒层包括第一量子垒层和第二量子垒层,所述第二量子垒层为所述多量子阱层中最靠近所述电子阻挡层的一个量子垒层,所述第一量子垒层为除所述第二量子垒层之外的量子垒层,所述第一量子垒层为GaN层,所述第二量子垒层包括依次层叠的第一子层、第二子层和第三子层,所述第一子层为GaN 层,所述第一子层与所述量子阱层接触,所述第二子层和所述第三子层均包括交替生长的InGaN层和AlGaN层,所述第三子层中掺有Mg,所述第三子层中的InGaN层与所述电子阻挡层接触;
所述第一子层的厚度为0.5~1.5nm,所述第二子层的厚度为2~6nm,所述第三子层的厚度为3~7nm。
进一步地,所述第二子层中的InGaN层和所述第二子层中的AlGaN层的厚度相等。
进一步地,所述第二子层包括m层InGaN层和m层AlGaN层,m为大于 0的正整数。
进一步地,所述第三子层中的InGaN层和所述第三子层中的AlGaN层的厚度相等。
进一步地,所述第三子层包括n+1层InGaN层和n层AlGaN层,n为大于 0的正整数。
进一步地,所述第三子层中的Mg的掺杂浓度为1×106~1×107cm-3。
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