[发明专利]一种白光发光二极管外延结构及其制作方法

说明书

本发明公开了一种白光发光二极管外延结构及其制作方法，所述外延结构包括依次设置的衬底、缓冲层、N型GaN层、应力释放层、有源层、阻挡层和P型GaN层，所述有源层包括若干个周期的量子阱结构，所述量子阱结构包括若干个蓝光量子阱层、若干个黄光量子阱层和一个GaN量子垒层，所述外延结构在预设驱动电流下激发出黄光和蓝光。本发明外延结构自身可发出白光，不需要添加荧光粉。此外，本发明外延结构制作而成的LED芯片的响应时间快、使用寿命时间长。

技术领域

本发明涉及发光二极管技术领域，尤其涉及一种白光发光二极管外延结构及其制作方法。

背景技术

LED(Light Emitting Diode，发光二极管)是一种利用载流子复合时释放能量形成发光的半导体器件，LED芯片具有耗电低、色度纯、寿命长、体积小、响应时间快、节能环保等诸多优势。

目前，白色发光二极管主要采用蓝光LED芯片和黄色荧光粉，由蓝光和黄光两色互补得到白光，或用蓝光LED芯片配合红色和绿色荧光粉，由芯片发出的蓝光、荧光粉发出的红光和绿光三色混合获得白光。但荧光粉的使用在一定程度上延长了白光LED芯片的响应时间，对一些特殊的应用造成影响。另外，随着使用时间的推移，荧光粉容易出现稳定性问题导致白光LED发光颜色发生变化，致使荧光粉激发型白光LED芯片真正使用远远小于GaN机发光二极管的理论寿命。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种白光发光二极管外延结构，外延结构自身可发出白光，不需要添加荧光粉。

本发明还要解决的技术问题在于，白光发光二极管的响应时间快、使用寿命时间长。

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种白光发光二极管外延结构的制作方法，工艺简单。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种白光发光二极管外延结构，包括依次设置的衬底、缓冲层、N型GaN层、应力释放层、有源层、阻挡层和P型GaN层，所述有源层包括若干个周期的量子阱结构，所述量子阱结构包括若干个蓝光量子阱层、若干个黄光量子阱层和一个GaN量子垒层，所述外延结构在预设驱动电流下激发出黄光和蓝光。

作为上述方案的改进，所述蓝光量子阱层为In_xGa_1-xN(0.1≤x≤0.3)，所述黄光量子阱层为In_yGa_1-yN(0.4≤y≤0.5)。

作为上述方案的改进，蓝光量子阱层的厚度与黄光量子阱层的厚度比例为(1:5)～(5:1)。

作为上述方案的改进，所述有源层包括6～10个周期的量子阱结构，所述量子阱结构依次包括蓝光量子阱层、黄光量子阱层和GaN量子垒层。

作为上述方案的改进，所述N型GaN层中Si掺杂浓度为1E18～3E19，厚度为1～5μm；所述P型GaN层中Mg掺杂浓度为1E18～1E22，厚度为10～100nm。

作为上述方案的改进，所述应力释放层包括若干个周期的InGaN/GaN，InGaN的厚度小于10nm，GaN的厚度小于10nm。

作为上述方案的改进，所述阻挡层为P型AlGaN层，所述P型AlGaN层中Al掺杂浓度为1E18～1E22，Mg掺杂浓度为1E18～2E22。

相应地，本发明还提供了一种白光发光二极管外延结构的制作方法，包括以下步骤：

一、对衬底进行预处理；

二、在步骤(一)获得的衬底上依次形成缓冲层、N型GaN层和应力释放层；

三、完成步骤(二)后，在应力释放层上形成量子阱结构，所述量子阱结构包括若干个蓝光量子阱层、若干个黄光量子阱层和一个GaN量子垒层；

四、重复步骤(三)若干次；