[发明专利]具有复合电子阻挡层的外延结构、制作方法及LED芯片

说明书

本发明提供一种具有复合电子阻挡层的外延结构、制作方法及LED芯片，通过在外延结构形成由Al_xGa_1‑xN/GaN超晶格电子阻挡层、In_mAl_nGa_1‑m‑nN单层和In_yAl_zGa_1‑y‑zN/GaN超晶格电子阻挡层组成的复合电子阻挡层，增加了电子有效势垒高度，有效减少电子泄露；且减小了空穴与溢出电子的复合概率，提高了空穴注入效率；在Al_xGa_1‑xN/GaN超晶格电子阻挡层和In_yAl_zGa_1‑y‑zN/GaN超晶格电子阻挡层之间插入高Al和高In组分的InAlGaN单层，实现应力匹配、能带调节以及减小极化电场，增加波函数交迭程度，减小非辐射速率，提升LED芯片整体的发光效率。

技术领域

本发明涉及发光二极管领域，尤其涉及一种具有复合电子阻挡层的外延结构、制作方法及LED芯片。

背景技术

目前LED的发光效率仍然不高，尤其是随着芯片的尺寸的减小，电流密度逐渐增大，电子由于其较低的有效质量和较高的迁移率，更容易从有源层溢出到P型层并与空穴复合，从而增大非辐射复合所占的比例，进而降低发光效率。因此设计电子阻挡层，实现对电子的阻挡。

传统的电子阻挡层，如AlGaN/GaN电子阻挡层、InAlGaN/GaN超晶格电子阻挡层等，由于其与量子阱之间经过失配严重，从而导致能带弯曲，降低电子的有效势垒高度，加剧电子泄露；另一方面，较高的空穴有效势垒，阻碍了空穴注入。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的为：提供一种具有复合电子阻挡层的外延结构、制作方法及LED芯片，以解决电子泄露和空穴注入不足的问题。

本发明采用的技术方案为：

一种具有复合电子阻挡层的外延结构，包括依次层叠的衬底、第一型半导体层、有源层、复合电子阻挡层和第二型半导体层；

所述复合电子阻挡层包括Al_xGa_1-xN/GaN超晶格电子阻挡层、 In_yAl_zGa_1-y-zN/GaN超晶格电子阻挡层以及高Al组分和高In组分的 In_mAl_nGa_1-m-nN单层，其中，0<x<1，0<y<1，0<z<1，0<m<1，0<n<1，y+z<1， m+n<1；

所述Al_xGa_1-xN/GaN超晶格电子阻挡层、In_mAl_nGa_1-m-nN单层和 In_yAl_zGa_1-y-zN/GaN超晶格电子阻挡层依次层叠，所述Al_xGa_1-xN/GaN超晶格电子阻挡层靠近有源层设置，所述In_yAl_zGa_1-y-zN/GaN超晶格电子阻挡层靠近第二型半导体层设置。