[实用新型]LED外延结构和LED器件

说明书

本实用新型提供一种LED外延结构和LED器件，LED外延结构，其从下向上依次包括衬底、非掺杂半导体层、N型半导体层、多量子阱区、和P型半导体层，LED外延结构还包括设于多量子阱区下方的至少一组电子富集层组，于每组电子富集层组内，堆叠设有In掺杂浓度从下至上依次递增的多层掺In电子富集层；多量子阱区内包括多个交替堆叠设置的势阱层组和势垒层，于每组势阱层组内，堆叠设有In掺杂浓度从下至上依次递减的多层掺In势阱层。减小了因In偏析导致外延层中应力失配而引入位错、层错、V型缺陷和孔隙等结构缺陷的可能，从而增强晶格质量；并且，增加了量子阱两端的势能差，增加电子与空穴的复合效率，进一步提高了发光效率。

技术领域

本实用新型涉及半导体发光器件领域，具体地涉及一种LED外延结构和 LED器件。

背景技术

发光二极管(英文：Light Emitting Diode，简称：LED)，特别是氮化物发光二极管因其较高的发光效率，在普通照明领域已取得广泛的应用。

目前，GaN基蓝光LED量子阱中In组分较高，容易引起In偏析，且在高In掺杂浓度外延层中失配应力会引入位错、层错、V型缺陷和孔隙等结构缺陷，使晶体质量变差，从而降低发光效率；并且，随着发光层变厚，In组分的增加会导致GaN材料体系中极化效应加剧，较大的极化效应引起能带扭曲和势能的下降，使电子与空穴的有效复合区域减小，进一步降低发光效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种LED外延结构和LED器件。

本实用新型提供一种LED外延结构，其从下向上依次包括衬底、非掺杂半导体层、N型半导体层、多量子阱区、和P型半导体层，所述LED外延结构还包括设于多量子阱区下方的至少一组电子富集层组，于每组所述电子富集层组内，堆叠设有In掺杂浓度从下至上依次递增的多层掺In电子富集层；

所述多量子阱区内包括多个交替堆叠设置的势阱层组和势垒层，于每组所述势阱层组内，堆叠设有In掺杂浓度从下至上依次递减的多层掺In势阱层。

作为本实用新型的进一步改进，所述电子富集层组的数量为3～6组，多组所述电子富集层组之间，所述电子富集层In掺杂浓度循环周期性变化。

作为本实用新型的进一步改进，每组所述电子富集层组内设有2～4层所述电子富集层，所述电子富集层为In_aGa_(1-a)N，其中0.1＜a＜0.3。

作为本实用新型的进一步改进，所述多量子阱区内设有3～10对交替堆叠设置的所述势阱层组和所述势垒层。

作为本实用新型的进一步改进，每组所述势阱层组内设有3～8层所述势阱层，所述势阱层为In_bGa_(1-b)N，其中0.1＜b＜0.3。

作为本实用新型的进一步改进，所述势垒层为Al_cGa_(1-c)N，其中0.1＜c＜ 0.3。

作为本实用新型的进一步改进，每层所述势垒层与其下方的所述势阱层组之间还设有一层掺杂Al的界面过渡层，所述界面过渡层中的Al掺杂浓度高于所述势垒层中的Al掺杂浓度，所述界面过渡层为Al_dGa_(1-d)N，其中c＜d＜0.3。

作为本实用新型的进一步改进，于每组所述势阱层组下方还设有一层插入层，其禁带宽度小于所述势阱层的禁带宽度，所述插入层为InN层，其厚度范围为0.5～1nm。

本实用新型还提供一种LED器件，其特征在于，包括上述的LED外延结构、N电极和P电极，所述N电极与所述N型半导体层欧姆接触连接，所述P 电极与所述P型半导体层欧姆接触连接。