[发明专利]发光器件及其制备方法

说明书

本申请提供的一种发光器件，发光器件上包括衬底基板以及层叠设置于衬底基板上的第一半导体层、发光层和第二半导体层。发光层包括周期性交叠的发光单元，发光单元包括含铟量子阱层、量子垒层和含铟插入层，含铟插入层夹设于含铟量子阱层和量子垒层之间，且含铟插入层中铟元素的含量大于含铟量子阱层中铟元素的含量。本发明通过对发光层进行结构设计，在发光单元中加入含铟组分配比的含铟插入层，缓解了发光单元中的强极化电场，并以此减小了发光层中极化电场的影响，增加电子空穴的波函数重叠，提高了载流子辐射复合效率，进而能够提升发光器件的发光效率。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种发光器件及其制备方法。

背景技术

氮化铟镓多量子阱在发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)和激光二极管(Laser Diode)中作为高效率的有源区域取得了巨大的成功。且发光二极管是一种将电能转化为光能的半导体电子器件。当发光二极管中有电流经过时，其内部的电子与空穴在其发光层内复合而发出单色光。

然而，由于在发光二极管中的衬底上生长的第一半导体层中会存在自发极化(Spontaneous polarization)电场，同时发光层与第一半导体层之间会形成晶格失配从而形成压电极化(Piezoelectric polarization)电场。极化电场的存在会使得发光层的能带发生倾斜，电子和空穴波函数在空间上重叠减小，辐射复合几率下降，从而使得发光二极管内的量子效率下降，同时由于极化电场的存在，当电流变化时峰值波长产生偏移会导致显示色差。

发明内容

本申请的目的在于提高Micro-LED的发光效率，提供了一种发光器件及其制备方法，具体包括如下技术方案：

一种发光器件，包括依次层叠设置于衬底基板上的第一半导体层、发光层和第二半导体层；

所述发光层包括周期性交叠的发光单元，所述发光单元包括含铟量子阱层、量子垒层和含铟插入层，所述含铟插入层夹设于所述含铟量子阱层和所述量子垒层之间，且所述含铟插入层中铟元素的含量大于所述含铟量子阱层中铟元素的含量。

本申请提供的发光器件，通过在所述发光器件上依次排列设置有所述衬底基板、所述第一半导体层、所述发光层以及所述第二半导体层，实现所述发光器件的发光功能。通过将所述发光层设置为由多个所述发光单元周期性交叠，可增加复合辐射效率，提升所述发光器件的发光效率。另外，本申请在所述发光单元的所述含铟量子阱层与所述量子垒层之间插入铟含量大于所述含铟量子阱层中铟含量的所述含铟插入层，而所述含铟插入层中高铟组分所引入的拉伸应变状态可以抵消所述含铟量子阱层与所述量子垒层因晶格适配导致的压缩应变，即可以削弱所述含铟量子阱层与所述量子垒层因晶格适配导致的压电极化问题，从而增加了电子和空穴波函数的交叠区域面积，最终电子和空穴辐射复合几率增加，进而提升所述发光器件的发光效率。

可选地，所述含铟量子阱层包括氮化铟镓层，所述含铟插入层包括氮化铝铟层。

所述氮化铟镓层能够较好地将载流子限制在所述发光单元中，并能够较好地实现电子和空穴的复合发光。

可选地，所述氮化铝铟层中铝元素的组分介于75％～85％之间，铟元素的组分介于15％～25％之间。

所述氮化铝铟层中铝组分与铟组分的配比，使得所述发光单元能够形成光滑且陡峭的界面，并在所述发光单元内形成拉应力。

可选地，所述氮化铟镓层中铟元素的组分介于5％～20％之间。

所述氮化铟镓层中铟的组分与所述氮化铝铟层中铟的组分接近，能够使得两者之间的晶格匹配较好。

可选地，所述发光单元的交叠周期大于或等于六。

当所述发光单元的交叠周期大于或等于六时，使得所述发光器件能够较好地保持其自身的光电特性。