[发明专利]LED外延结构及其应用以及包含该结构的发光二极管及其制备方法

说明书

本发明涉及半导体照明领域，公开了一种LED外延结构及其应用以及包含该结构的发光二极管及其制备方法，LED外延结构包括从下至上依次设置的衬底、缓冲层、n型GaN层、多量子阱发光层、p型GaN层以及p型接触层，p型接触层从下至上依次设置的p型GaN层、p型In_aGa_1‑aN层、p型Al_bIn_cGa_1‑b‑cN层和MgN层；其中，0a1,01‑a1,0b1,0c1,01‑b‑c1。本发明中的LED外延结构中的p型接触层可以提升与p电极的欧姆接触效果，降低欧姆接触电阻，有利于多量子阱发光层的光子溢出，从而提升发光二极管的光电特性；有利于电流扩散，提升发光二极管的抗静电能力。

技术领域

本发明涉及半导体照明领域，特别涉及一种LED外延结构及其应用以及包含该结构的发光二极管及其制备方法。

背景技术

由于发光二极管具有节能环保，可灵巧设计，长寿命等优势，近年来得到迅速发展。 尤其是III-V族氮化物的半导体LED技术在蓝光领域的成功，直接推动了LED照明进入千 家万户。目前主流GaN基发光二极管芯片结构为：图形化蓝宝石衬底，AlN成核层，缓冲层，非掺杂GaN层，掺Si的n型GaN层，多量子阱发光层，电子阻挡层，掺Mg的p型GaN层。为了便于打线外接正向电压使器件发光，通常在n，p型层表面形成欧姆接触。低的欧姆接触电阻需要更低的肖特基势垒高度或是半导体材料重掺杂来实现，或是两者相结合。因n型GaN功函数较小，制作n型GaN的欧姆接触相对容易，而制作低阻的p-GaN欧姆接触比较困难。目前主流的p型接触层制作方法主要为生长重掺杂的p型AlInGaN层，但单纯的重掺杂的p型AlInGaN层对实现较好的欧姆接触并不理想，同时Mg，In等都是吸光材料，影响器件的发光效率。总之，要实现良好的欧姆接触，就得在发光亮度上作出牺牲，很难做到电压与亮度兼得。

公开号为CN103367594A、专利名称为“一种发光二极管及其制备方法”的发明专利，通过以Mg的均匀掺杂的p型GaN层替代非掺杂的GaN层作为Mg的δ掺杂的p型GaN的最终覆盖层，能够在一定程度上改善p型欧姆接触层质量，提高外量子效率，而且Mg的δ掺杂的P型GaN层和Mg的均匀掺杂的P型GaN层组成的复合型p型GaN欧姆接触层，既可以获得高的空穴浓度从而增加电子空穴的复合发光效率，又可以降低欧姆接触电阻，使得发光二极管的整体电学特性变佳。

公开号为CN105702829A、专利名称为“具有P-型欧姆接触层的发光二极管外延结构”的发明专利，涉及以电极为特征的至少有一个电位跃变势垒或表面势垒的专门适用于光发射的半导体器件，该结构从下至上顺序包括衬底、缓冲层、N-型半导体材料层、多量子阱层、P-型电子阻挡层、P-型半导体材料传输层和P-型欧姆接触层，其中，P-型欧姆接触层的组成为AlxInyGa1-x-yN,其中0≤x1，0≤y1，0≤1-x-y，并且组份量是渐变的，沿着生长方向其晶格常数逐渐增加，并且禁带宽度逐渐减小。本发明克服了现有技术存在的宽禁氮化物半导体难于形成P型欧姆接触和空穴供应困难的缺陷，提高了LED的发光效率。

虽然上述两个专利中的p型接触层与电极能够形成良好的欧姆接触，但是p型接触层均会阻挡光子的溢出，导致亮度偏低。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种LED外延结构及其应用以及包含该结构的发光二极管及其制备方法，该LED外延结构中的p型接触层可以提升与p电极的欧姆接触效果，降低欧姆接触电阻，有利于多量子阱发光层的光子溢出，从而提升发光二极管的光电特性；有利于电流扩散，提升发光二极管的抗静电能力。